SE467843B - Anordning foer avskiljande av aemnen i gas- eller dimform ur en gasstroem - Google Patents

Description

467 845 2 Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad anordning av det inledningsvis angivna slaget med mindre risker för att olägenheter skall kunna uppstå för omgivningen.

Detta har enligt uppfmningen emåtts därigenom, att anordningen har erhållit de i efter- följande patentkrav 1 angivna kännetecknen. Avskiljnings- eller destruktionsprocessen är således helt eller i det närmaste helt sluten med en i ett kretslopp strömmande gas, som om- växlande upphettas och förorenas med exempelvis det miljöfarliga avfallet och därefter kraf- tigt kyls till så låg temperatur, att de miljöfarliga ämnena kondenseras och kan avskiljas.

Kretsloppet får fortsätta tills halten kvarvarande miljöfarliga ämnen har sjunkit till en godtag- bar nivå, som enligt utförda prov blivit så låg som för t.ex. kvicksilver, 0,2 mikrogram per normalkubikrneter gas vid -60°C.

Processen kan drivas mer eller mindre långt i beroende av kraven på avskiljning genom att temperaturen från expansionsanordningen utan större svårigheter kan sänkas till exempelvis -1000 C, varvid även koldioxid och kväveoxider kondenserar och endast en volym inert gas återstår i anordningen när processen är klar. Tiden som åtgår för processen kan uppgå till 0,2-0,5 h för en volym på cirka 200 liter (= 1 oljefat).

Uppfrnningen är närmare tydliggiord i det följande under hänvisning till bifogade ritning, som i fig. 1 och fig. 2 schematiskt visar två som exempel valda utföringsformer av anord- ningar enligt uppfinningen med en uppsarnlingskammarei form av en ugn, och som i fig. 3 schematiskt visar en motsvarande anordning med en uppsamlingskammare med adsorptions- karnrar, som genomströmmas av gas innehållande lösningsmedel.

Den i fig. 1 visade anordningen är försedd med en ugn 1 med öppningsbar botten 2. En in- loppsöppning 3 till ugnen står genom en rörledning 4 i förbindelse med utloppet från en kom- pressor 5. En utloppsöppning 6 från ugnen är genom en rörledning 7 ansluten till en kylare 8 med en kylrörslinga 9, som matas med ett lämpligt kylmedium. Kylningen kan även ske direkt genom insprutning av vatten i gasen. Från kylaren 8 går en rörledning 10 till inloppet hos en skruvexpander 11, vars utlopp genom en rörledning 12 är anslutet till en inloppsöpp- ning till en med filter försedd kammare 13. En utloppsöppning hos kammaren 13 är genom en rörledning 14 ansluten till inloppet hos kompressom 5, samt en normalt stängd ventil 22' för utsläpp av eventuell överskotts gas genom en rörledning 22. Ugnen 1 åtföljd av kylaren 8 kan även vara inkopplade i rörledningen 14 mellan utloppet från kammaren 13 och inloppet till kompressom 5, vilket i figur 1 markerats med streckade linjer i en streckad rektangel.

Vidare är ugnen 1 parallellkopplad med en medelst en ventilanordning 54 reglerbar förbi- kopplingsledning 55. Denna kan ha stor betydelse ur reglerteknisk synvinkel. Fördelen är att 3 467 843 man under drift kan hetta upp bara den mängd gas som behövs för att bära bort förore- ningarna. Kompressom 5 och expandem 11 kommer hela tiden att arbeta med samma gas- flöde, medan man kan variera flödet genom ugnen. 1. Dessutom vinner man fördelen att krmna få en kontrollerad syrehalt i ugnen, varvid man kan uppnå underskottsförbränning. De kolväten, som uppstår, hittar då inte tillräckligt många syremolekyler utan bildar både koloxid och fritt väte. Dessa komponenter verkar starkt reducerande vid höga temperaturer och på så vis kan oönskade kvicksilveriöreningar omvandlas till rent metalliskt kvicksilver, som är lättare att omhändertaga.

För bromsning av skruvexpandems 11 rotorer är en elgenerator 15 kopplad till dessa, som över en ledning 16 matar en uppvärmningsspiral 17 hos ugnen 1. Vidare är en motor 18 kopplad till kompressom 5.

Anläggningen fungerar på följande sätt: Ett oljefat om cirka 200 liter fyllt med miljöfarligt - material, exempelvis kvicksilverbatterier, placeras i ugnen 1, som medelst icke visade värme- spiraler eller annan anordning upphettas till 4000-18000 C. Medelst motom 18 startas kompressom 5 för trycksättrring av ugnen 1 och kylaren 8. " På grund av trycksätmingen börjar skruvexpandem 11 rotera bromsad av generatom 15, som genom ledningen 16 och värmespiralen 17 ger ett bidrag till ugnens 1 upphettning. Över skruvexpandem ll uppstår ett kraftigt trycld-'all och därigenom en kraftig kylning av den gas, som lärnnar expandem 11. Om man medelst kylanordningen 9 sänker gastemperaturen i kyla- ren 8 till mindre än 400 C kan gasen i kammaren 13 få en temperatur av -500 till -1000 C, varvid bl.a. kvicksilver kondenseras och kan uppsamlas och avlägsnas från kammaren 13 medan den kalla gasen genom ledningen 14 återrnatas via kompressom 5 till ugnen 1 i ett slutet kretslopp, varunder kvicksilver undan för undan avdrivs från materialet i ugnen tills i huvudsak inget kvicksilver fmns kvar i denna. Olika ämnen kan avskiljas för sig, genom att temperatursänkriingen får ske i flera steg med hjälp av expansioner i flera steg, eventuellt i kombination med värmeväxling.

Inmatning av nytt material och utmatning av rester, slagg och aska måste ske via gastäta slussar för att inte förorenad gas skall slippa ut.

Vid öppnandet av ugnen för införande av nytt material leds lärnpligen gasen direkt från kom- pressom 5 till kylaren 8 medelst ledningen 55, så att kylningen av kammaren 13 vidrnakthålles.

Utföringsforrnen enligt fig. 2 överensstämmer med den enligt fig. 1 utom i det avseendet att en ytterligare kompressor 20 är anordnad att genom en ledning 21 mata törbränningsluft fill 467 sis 4 ugnen l för avbränning av kolväten, som förgasas i ugnen vid högre temperaturer. En icke vi- sad pilotlåga i ugnen hålls brinnande under processen. Vidare är även här en utsläppsledning 22 med en ventil 22' anordnad för utsläpp av överskottsgas från den slutna kretsens returledning 14. Kompressoms 20 flöde är endast en liten del av kompressoms 5 flöde. 'fl Uppñnningen är tillämplig även inom många olika industribranscher, där man använder miljöfarliga lösningsmedel för målning, tvättning, för tillverkning av plastartiklar, limning, i f”. n-yckerianläggningar eller vid annan kemisk verksamhet. Det rör sig om thinner, toluen, styren, trikloretylen, bensin, alkoholer, aceton, bensen m.m. Gemensamt är, att det rör sig om olika typer av lättflyktiga kolväten, men teoretiskt kan uppfinningen tillämpas även på andra flyktiga ämnen, bara man hittar en lämplig adsorbent. Det är känt sedan tidigare att man kan suga upp dessa ämnen i filteranläggningar med hjälp av en adsorbent, typ aktivt kol eller s.k.

Zeoliter. Därefter bränner man upp kolet eller, om det rör sig om stora anläggningar, regene- reras kolet/adsorbenten-.Det sker med hjälp av värme eller överhettad ånga. Ångan leds in i en kondensor, där även lösningsmedlet kondenserar. De flesta kolväten, dock ej alkoholer, löser sig dåligt i vatten. Man kan därför låta blandningen stå ett tag och därefter tappa av lös- ningsmedlet och normalt återanvända detta.

Regenereringen är en dyrbar process och den ställer speciella krav på filteranläggnin gen och på kolet. Detta innebär i praktiken att man uppnår lägre reningsgrader än vad adsorbenten teoretiskt möjliggör.

Det nedan och i fig. 3 föreslagna förfarandet med en anordning enligt uppfmningen för rening av rågas förenklar denna process avsevärt; man kan bygga mindre anläggningar och man får en betydligt bätue avskiljningsgrad.

Den i fig. 3 visade anordningen överensstämmeri princip med anordningen enligt fig. 2 med undantag för att en mot ugnen l svarande uppsamlingskarnmare l har flyttats till returled- ningen 14 och generatom 15 har anordnats att mata motom 18.

Uppsamlingskarnmaren l i fig. 3 består av ett tubformat tryckkärl 30 innehållande två åt- skilda kolonner 31, 32 fyllda med ett lämpligt adsorptionsmaterial, tex. aktivt kol. Tryck- kärlet 1 är vid ena änden anslutet till en ledning 33 för lösningsmedel innehållande rågas, och vid andra änden anslutet en utloppsledning 34 för renad gas via två ventiler 35 och 36, som är anordnade att växelvis ansluta kolonnema 31, 32 till ledningarna 33, 34 så, att när den ena kolonnen, tex. 32, genomströmmas av gasen den andra kolonnen t.ex. 31 är helt sluten med undantag för ventilförsedda inlopp och utlopp 37, 38 anslutna till ledningen 14. Motsvarande inlopp och utlopp i kolonnen 32 är betecknade 39, 40. Tillhörande ventiler har samma be- teckningar försedda med ett primtecken d.v.s. 37', 38', 39' och 40'. s 467 843 Med ventilema 35 och 36 i de i fig. 3 visade lägena har under en föregående arbetsfas adsorptionsmaterialet i kolonnen 31 mättats med lösningsmedel från förbipasserande rågas, vilket lösningsmedel nu förângas och avgår genom att ventilen 38' öppnats och utloppet 38 satts i förbindelse med kompressoms 5 sugsida. Samtidigt genomströmmas kolonnen 32 av rågasen från ledningen 33. Genom att tillåta en viss genomströmning genom öppning av ventilen 37' är det möjligt att driva av de sista restema av lösningsmedlet utan att under- trycket behöver vara så stort. Dessutom kan man värma kolonnen 31 något för att påskynda törångningen av lösningsmedlet. Vissa ämnen, typ styren, riskerar att polymeriseras vid för hög värme, så att adsorptionsmaterialet förstörs. Detta kan förhindras genom insläppning av kall, renad gas fiån avskiljningskammaren 13 (ej visat).

När adsorptionsmaterialet i kolonnen 32 mättats med lösningsmedel, vilket kan avkännas med en sensor 41 vid utloppet från kolonnema 31, 32 omkastas ventilema 35, 36 så, att rågas- strömmen från ledningen 33 leds till kolonnen 31 och vidare ut genom ledningen 34, varvid medföljande lösningsmedel åter adsorberas i denna kolonn. Samtidigt stängs ventilerna 37' och 38' och öppnas ventilema 39' och 40', som är så inställda att ett önskat undertryck erhålles i kolonnen 32 med lärnplig, av ventilen 39' bestämd genomströmning.

På detta sätt uppsarnlas lösningsmedlen växelvis i tryckkärlets 30 båda kolonner 31, 32, vilka i sin tur växelvis ansluts till ledningen 14, som med hjälp av ventilema 37' och 39' samt en i ledningen 14 inkopplad reglerventil 14' hålls vid ett lämpligt undertryck för avdrivning av lösningsmedlen i kolonnema 31, 32 under cirkulation i lcretsen innehållande ledningen 14 samt kompressom 5, kylaren 8, expandem ll och avskiljningskammaren 13, varvid en kon- tinuerlig avskiljning av lösningsmedlen sker i kammaren 13 på förut beskrivet sätt.

De flesta lösningsmedel är explosiva, vilket innebär att man inte bör arbeta med för höga koncentrationen Ett typiskt gränsvärde är 10 g/m3n, som gäller för toluen, thirmer, styren m.fl. ämnen. För att säkerställa en låg koncentration, leder man tillbaka renad gas till kolonnen samtidigt som kompressom suger i andra I vissa större anläggningar kan man höja gränsvärdet 3-5 ggr genom att flödet till kompressom inte innehåller syre. Det kan man uppnå genom att man fyller kolonnen med C02, N, eller någon annan inert gas, innan kompressom börjar suga. Även returgasen kommer att vara syrefri.

Efter att 'gasen har passerat kompressom 5, kyls den ikylaren 8, som är en trycksatt värme- växlare. Trycket i värmeväxlaren kan ligga på 5-20 bar. Slutligen kyls den ytterligare, genom att den får expandera genom en turbin eller annan expansionsmaskin 11, där man samtidigt alstrar mekanisk kraft. Kyleffekten blir mycket kraftig, och man uppnår utan svårighet tempe- raturer på -500 till -90°C. Lösningsmedlet kommer då att kondensera. Detta kan därefter 467 843 6 enkelt avsmjas ikmnmmn 13 och återvinnas. vaneninblánanmgen hur obetydlig och resthalten i adsorbenten blir mycket låg. Skillnaden i flöde mellan kompressom 5 och rågasflödeti ledningen 33 kan vara nästan godtyckligt stort, vilket är en mycket stor fördel vid ett praktiskt utförande.

Oftakan det vara nödvändigt att värma gasen fiån avskiljningskammaren 13 till uppsam- lingskammaren 1. Detta sker enkelt med en värmeslinga 52 i ledningen 14, varvid uppvärmt , vatten leds genom en rörledning 53 från kylanordningen 9.

Uppfinningen är självfallet inte begränsad till de här visade och beskrivna utfórandena utan kan modifieras pä åtskilliga sätt inom ramen för den i patentkraven definierade uppñnningen.

Sålunda kan med fördel kylaren 8, där en del ämnen kondenserar, innefatta en skrubber 50 för intensifierad kylning och anordningen 5,1 för rening och bortskaffande av kondensat från kylaren 8.

Likaså kan naturligtvis antalet kolonner 31, 32 med adsoiptionsmaterlal vara större än de visade två. '21

Claims (5)

467 843 PATENTKRAV

1. Anordning för avskiljande av änmen i gas- eller dimform ur en gasström, såsom Lex. kvicksilver och andra miljöfarliga tungmetaller vid förbränning av batterier, eller förbrukade lösningsmedel eller andra lättflyktiga ämnen vid utsläpp från kemiska och metallurgiska pro- cesser omfattande i - en kammare (l) för tillfällig uppsarnling av gasströmmen med de ämnen, som skall avslciljas, g - en med ett utlopp (6) från kammaren (1) förbunden värmeväxlare (8) anordnad att sänka gasströmmens temperatur, - en kompressor (5) för trycksättning av gasströmmen innan den tillföres värmeväxlaren (8) och - en expansionsanordning (ll), företrädesvis av slcruvrotortyp, genom vilken gasströmmen från värmeväxlaren (8) passerar under snabb tryck- och temperatursänlming så, att åt- minstone en del av de ämnen, som skall avskiljas, kondenserar och avskiljs i fast eller flytande form i en till expansionsanordningens utlopp (12) ansluten avskiljningskammare (13) försedd med ett utlopp (14) för den återstående gasströmmen, k ä n n e t e c k n a d d är a v, att avskiljningskammarens (13) utlopp (14) är anslutet dels till ett strypbart inlopp (3) till uppsamlingskammaren (l), direkt eller via kompressom (5), för bildandet av en cirkularionslcrets, dels till ett suypbart avlopp (22) för resterande gas.

2. Anordning enligtkrav 1, k änn ete c kn a d d ärav, attuppsarnlingskarnmare (1) omfattar en ugn för smältning och eller förbränning av batterier eller annat, miljöfarliga ämnen innehållande material, vilken ugn (1) är inkopplad parallellt med en reglerbar förbi- koppfingsiaaning (ss). ' i

3. Anordningenligtltravlellet-Z, kännetecknad därav, attvärmeväxlaren (8) är kombinerad med en renings- och kylanordning av slcrubbertyp medelst vilken gastem- peraturen vid expansionsanordningens (11) inlopp (10) än anordnad att begränsas till cirka 30° C. 467 s4z _ 8

4. Anordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att uppsam- lingskammaien (1) omfattar ett tryckkärl (30) innehållande kamrat (31, 32) med adsorp- tionsmaterial och ventiler (37', 38'; 39', 40') för växelvis styrning av gasen genom de olika kamrama (31, 32) och växelvis anslutning av kamrarna till kompressoms (5) sugsida och avskiljningskaxnmarens (13) utlopp och skapande av undemyck i respektive kammare för forångning av de av adsorptionsmaterialet adsorberade, lättflyktiga ämnena.

5. Anordning enligt någotavk-raven 1-4, k än ne t-e ckn ad därav, attväime- växlaren (8) innefattar en skrubber (50) med anordningen (51) for rening av avskiljning av kondensat från värmeväsdaren (8). V»