SE501346C2 - Sätt och anordning vid rening av svaveldioxidhaltig gas - Google Patents

Description

501 10 15 20 25 30 35 346 2 tvättvätskan därefter innehåller i huvudsak kalciumklorid.

Tvättvätskan i det andra steget är mera alkalisk och inne- håller natriumhydroxid, så att tvättvätskan vid absorption av svaveldioxid kommer att innehålla natriumsulfat. Denna tvättvätska från det andra steget blandas med den kalcium- kloridinnehållande tvättvätskan från det första steget, varvid kalciumsulfat (gips) utfälles. Efter separation av gipsfällningen erhålles ett avloppsvatten, som är mättat med avseende på kalciumsulfat, dvs som innehåller ca 1500 mg sulfat/liter. således det ovan ställda kravet på en sulfathalt av högst ca 300 mg/liter hos avloppsvattnet.

Inte heller denna metod uppfyller Om man vid den ovan beskrivna, kända tekniken önskar nedbringa sulfathalten i avloppsvattnet så att den uppgår till högst ca 300 mg/liter kan detta för närvarande endast åstadkommas genom en utspädning av avloppsvattnet med rent vatten. Detta är emellertid ingen reningsmetod och innebär inte någon egentlig minskning av den totala mängden sul- fat. kostnader.

I stället medför tillsättningen av rent vatten ökade Man har emellertid nu vid föreliggande uppfinning upptäckt att man genom att utforma regenereringen av tvättvätskan vid rening av svaveldioxidinnehållande gaser, såsom rökgaser, på ett speciellt sätt kan nedbringa sul- fathalten i avloppsvatten från regenereringen till att ligga under 300 mg/liter. Närmare bestämt åstadkommes minskningen i sulfathalt genom att en del av tvättvätskan som skall avtappas som avloppsvatten, först kyles för ut- fällning och separation av natriumsulfat och därefter underkastas utfällning och separation av ytterligare sul- fat som kalciumsulfat, varefter den så behandlade delen av tvättvätskan kan utsläppas som avloppsvatten med en sul- fathalt under 300 mg/liter.

Såsom kommer att beskrivas i det följande, kan upp- finningen utnyttjas vid enbart rening av svaveldioxidinne- hållande gaser eller vid rening av gaser, som innehåller både svaveldioxid och klorväte, och därvid ge ytterligare fördelar. 10 15 20 25 30 35 501 346 3 Enligt uppfinningen àstadkommes sålunda ett sätt vid rening av en svaveldioxidinnehàllande gas, såsom rökgas, varvid gasen behandlas i en gastvätt för absorption av svaveldioxid i en vattenhaltig, natriumbaserad tvätt- vätska, flöde uttages till en sekundärkrets och regenereras genom att tillsätta en kalciumjonkälla för utfällning och av- som cirkulerar i en primärkrets, varifrån ett del- lägsnande av kalciumsulfat och genom att därefter till- sätta en karbonatjonkälla för utfällning och avlägsnande av kalciumkarbonat, varefter delflödet av den regenererade tvättvätskan àterföres till primärkretsen, kännetecknat därav, att från sekundärkretsen uttages en delmängd av tvättvätska till en kylkrets och bringas till en tempera- tur under ca 30°C för utfällning och separation av nat- riumsulfat, och att delmängden därefter tillsättes en kalciumjonkälla för utfällning och avlägsnande av kal- ciumsulfat, varefter den från utfällt material befriade delmängden bortleds.

Enligt uppfinningen àstadkommes även en anordning för rening av en svaveldioxidinnehàllande gas, såsom rökgas, vilken anordning omfattar en gastvätt med minst ett steg, som inbegriper en primärkrets med organ för cirkulation av en vattenhaltig, natriumbaserad tvättvätska i kontakt med gasen, en ledning för uttagning av ett delflöde av tvätt- vätskan till en sekundärkrets, som inbegriper organ för tillförsel av en kalciumjonkälla och separation av utfällt kalciumsulfat, samt organ för tillförsel av en karbonat- jonkälla och separation av utfällt kalciumkarbonat och àterföring av regenererad tvättvätska till primärkret- sen, kännetecknad av en ledning från sekundärkretsen till en kylkrets med ett kylorgan för kylning av en delmängd av tvättvätskan från riumsulfat, organ för separation och àterföring av utfällt sekundärkretsen och utfällning av nat- natriumsulfat till sekundärkretsen, organ för tillförsel av en kalciumjonkälla till den kvarvarande delmängden och utfällning av kalciumsulfat, samt organ för àterföring av det utfällda kalciumsulfatet till sekundärkretsen, samt 501 10 15 20 25 30 35 546 4 organ för bortledning av den från utfällt natriumsulfat och kalciumsulfat befriade delmängden.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning och de efterföljande patentkraven.

För att underlätta förståelsen av uppfinningen skall den nedan beskrivas med hänvisning till de bifogade rit- ningsfigurerna, på vilka fig 1 visar en anordning för re- ning av enbart svaveldioxidinnehàllande gas, medan fig 2 visar en anordning för rening av gas, som innehåller såväl svaveldioxid som klorväte.

Såsom visas i fig 1 inleds svaveldioxidinnehållande gas 1, såsom rökgas från ett kolkraftverk, i en skrubber 2, vari rökgasen bringas i kontakt med finfördelad tvätt- vätska 3, som absorberar svaveldioxiden, innan den renade gasen 4 avgår från skrubbern. Tvättvätskan 3 utgöres av en natriumbaserad, alkalisk vattenlösning, som absorberar svaveldioxid ur gasen och därefter, under cirkulation i en primärkrets 5, som antytts med streckade linjer, uppsamlas och avleds från skrubbern 2 genom en ledning 6 till en uppsamlingsbehállare 7. Absorptionen av svaveldioxid i tvättvätskan gör att tvättvätskan kommer att innehålla i huvudsak sulfatjoner. Från uppsamlingsbehàllaren 7 uttages tvättvätska genom en ledning 8 och pumpas med hjälp av en cirkulationspump 9 tillbaka till skrubbern 2, vari den ut- sprutas genom munstycken 10. Allteftersom tvättvätskan absorberar mera svaveldioxid från gasen 1 ökar tvättväts- kans sulfathalt. För att tvättvätskan på ett effektivt sätt skall kunna absorbera svaveldioxid från gasen 1 måste tvättvätskan regenereras. Detta sker genom att ett delflö- de av tvättvätska avdrages från den beskrivna primärkret- sen 5 och via en ledning ll leds till en sekundärkrets 12, som antytts med streckade linjer i fig 1, för regenere- ring. Regenereringen sker genom att den absorberade sva- veldioxiden, som föreligger som sulfatjoner i tvättväts- kan, utfälles som kalciumsulfat (gips). Härvid matas tvättvätskan först till en behållare 13, vari en kalcium- 10 15 20 25 30 35 501 346 5 jonkälla 14 tillsättes. Denna kalciumjonkälla utgöres lämpligen av kalk, såsom kalciumkarbonat (CaCO3) eller släckt kalk (Ca(OH)2). Därefter leds tvättvätskan via en ledning 15 till en utfällningsbehållare 16 för utfällning av kalciumsulfat, som sedimenterar och kan uttagas fràn ett bottenutlopp som gipsslam 17. Detta gipsslam kan depo- neras, men används företrädesvis för framställning av t ex gipsskivor. För att gipsslammet skall utgöra en användbar produkt erfordras att det innehåller så lite föroreningar som möjligt. Efter utfällning och separation av kalcium- sulfat leds tvättvätskan via en ledning 18 till en behål- lare 19 för utfällning av kalciumjoner som svàrlösligt kalciumkarbonat. Detta sker genom tillsättning av en kar- bonatjonkälla 20, såsom t ex soda (Na2C03) eller koldioxid (C02). Därefter leds tvättvätskan via en ledning 21 till en utfällningsbehållare 22 för utfällning och sedimente- ring av kalciumkarbonat. Det sedimenterade kalciumkarbo- natet uttages som ett slam från behållarens botten via en ledning 23. Den regenererade tvättvätskan, som befriats från den såsom sulfat absorberade svaveldioxiden, återfö- res sedan till uppsamlingsbehållaren 7 från utfällnings- behållaren 22 via en ledning 24.

Den ovan beskrivna delen av sättet enligt uppfinning- en är i och för sig känd tidigare, och för en närmare be- skrivning kan hänvisas till US-P 3 873 532. Processen är känd som den s k indirekta kalkprocessen och har utveck- lats för att rena gaser, som enbart innehåller svaveldi- oxid, såsom rökgaser från förbränning av kol. Vid den kända tekniken återföres det sedimenterade kalciumkarbo- natslammet från ledningen 23 i sekundärsteget till behål- laren 13. Vidare uttages avlopp från ledningen 24, men såsom framhållits tidigare, överstiger sulfathalten i ett sådant avlopp 300 mg/liter och kan därför inte utan ytter- ligare rening utsläppas som avlopp. En annan nackdel med den kända tekniken är att återföringen av det utfällda kalciumkarbonatslammet i sekundärkretsen från utfällnings- behållaren 22 till behållaren 13 leder till förorening av 501 346 10 15 20 25 30 35 6 den gips som utfälles och uttages vid 17. Förorening av gipsen med kalciumkarbonat minskar gipsens kommersiella värde och kan i vissa fall medföra att gipsen måste depo- neras i stället för att saluföras som en värdefull pro- dukt.

För att undanröja ovanstående nackdelar har man vid föreliggande uppfinning modifierat tekniken enligt den s k indirekta kalkmetoden genom att ansluta en kylkrets 25, som antyds med streckade linjer i fig l, till sekundär- kretsen 12. I kylkretsen 25 underkastas den tvättvätska som är avsedd att avtappas från sekundärkretsen, för en särskild behandling för att minska sulfathalten innan vätskan avtappas till avlopp eller används för andra ända- mål.

Såsom framgår av fig 1, uttages den delmängd av tvättvätskan som skall behandlas i kylkretsen från sekun- därkretsen. Företrädesvis tages denna delmängd ut i början av sekundärkretsen fràn ledningen ll för att uttaga tvätt- vätska med så lågt pH-värde som möjligt. Den uttagna del- mängden av tvättvätska matas via en ledning 26 till en kylbehállare 27, vari vätskan bringas till en temperatur under ca 30°C. Företrädesvis kyls vätskan till en tempe- ratur under ca 5°C. Kylningen av vätskan åstadkommes på lämpligt sätt, företrädesvis genom att kylbehållaren 27 är försedd med en kylmantling 28, vari ett kylmedium cirkule- rar. Det föredrages att kylning åstadkommes med hjälp av en värmepump 29. Vid kylningen av vätskan i kylbehàllaren 27 utfälles natriumsulfat i form av Glaubersalt, vilket avtappas från kylbehàllaren 27 och àterföres till sekun- därkretsen 12, företrädesvis till utfällningsbehållaren 16. På detta vis tillvaratages vätskans innehåll av nat- rium, samtidigt som dess halt av sulfat reduceras. Från kylbehàllaren 27 matas den behandlade delmängden av vätska genom en ledning 31 till en behållare 32 för utfällning och avlägsnande av ytterligare sulfat från vätskan. För detta ändamål tillsättes en kalciumjonkälla 33, så att dessa kalciumjoner tillsammans med sulfatjoner i vätskan 10 15 20 25 30 35 501 346 7 bildar kalciumsulfat (gips), som utfälles och därefter avlägsnas från behållaren 32 genom en ledning 34 för åter- föring till sekundärkretsen 12 och företrädesvis till ut- fällningsbehållaren 16, vari kalciumsulfat utfälles i sekundärkretsen.

Som kalciumjonkälla 33 kan man använda en kalciumfö- rening, som t ex kalciumklorid, kalciumkarbonat eller kal- ciumhydroxid, från ett lämpligt, ej visat förråd av kal- ciumjonkällan. Det föredrages emellertid i hög grad vid uppfinningen att som kalciumjonkälla utnyttja det kalcium- karbonat som utfälles och uppsamlas i utfällningsbehålla- ren 22 i sekundärkretsen 12. Vid utnyttjande av detta kal- ciumkarbonat som kalciumjonkälla leds kalciumkarbonatslam- met genom ledningen 23 från utfällningsbehållaren 22 till behållaren 32, såsom visas på ritningen. Härigenom uppnås två fördelar: dels nyttiggöres kalciumkarbonatslammet från utfällningsbehållaren 22 för reducering av sulfathalten hos den delmängd som behandlas i kylkretsen 25, dels und- vikes återföring av kalciumkarbonatslammet från utfäll- ningsbehållaren 22 till behållaren 13 i sekundärkretsen och därigenom undvikes oönskad förorening av gipsslammet 17 med kalciumkarbonat. Genom att utnyttja kalciumkarbo- natslammet på det beskrivna sättet vid uppfinningen är det möjligt att erhålla gips från gipsslammet 17 med en kal- ciumkarbonat-halt under l vikt%.

För att underlätta upplösning av kalciumjonkällan 33, såsom kalciumkarbonatslammet från utfällningsbehållaren 22, tillsatt kalciumkarbonat i behållaren 32 bildas förutom surgöres lösningen vid behov. Vid upplösningen av kalciumjoner även koldioxidgas, som avgår via en ledning 35 och företrädesvis återföres till sekundärkretsen 2 och behållaren 19 för att där tillsättas som en karbonatjon- källa.

Sedan delmängden av tvättvätska behandlats i behålla- ren 32 för ytterligare reducering av sulfathalten till ett värde, som ligger under 300 ml sulfat/liter, avleds den behandlade tvättvätskan genom en ledning 36 för att matas 501 10 15 20 25 30 35 346 8 till ett avlopp, eller, företrädesvis, för att utnyttjas för andra ändamål, samband med fig 2. såsom skall beskrivas närmare nedan i I fig 2 visas en föredragen utföringsform, vid vilken uppfinningen utnyttjas i en anläggning för rening i två steg av gaser, som innehåller såväl svaveldioxid som klor- väte, t ex rökgaser från sopförbränning. I figuren motsva- rar anläggningens andra steg för absorption av svaveldi- oxid den anordning som beskrivits i samband med fig l, och motsvarande detaljer har därför givits samma hänvisnings- beteckningar.

Såsom visas i fig 2, inkommer orenad rökgas 1 i en skrubber 2 och behandlas i denna i två steg med finförde- lade tvättvätskor för att avlägsna klorväte respektive svaveldioxid. Den renade rögasen 4 avgår därefter från skrubbern.

Eftersom det andra steget i skrubbern för avlägsnande av svaveldioxid överensstämmer med det som beskrivits i samband med fig 1 hänvisas beträffande detta steg till den tidigare beskrivningen.

För att avlägsna klorväte från rökgasen 1 bringas den i skrubberns 2 första steg i intim kontakt med en finför- delad tvättvätska 37, som utsprutas genom munstycken 38.

Tvättvätskan 37 med absorberat klorväte uppsamlas vid bot- ten av skrubbern 2, där den uttages via en ledning 39 och àtercirkuleras med en pump 40 till munstyckena 38. Från den i ledningen 39 återcirkulerande tvättvätskan 37 avleds ett delflöde via en ledning 41 för avlägsnande av förore- För den skull leds delflödet till en behållare 42, vari den sura vätskan neutraliseras genom tillsats av ningar. alkali, såsom natriumhydroxid och/eller kalciumhydroxid (släckt kalk). Därefter leds vätskan via en ledning 44 till en behållare 45, vari en sulfidjonkälla 46, natriumsulfid, tillsätts för utfällning av tungmetallför- såsom oreningar, vilket sker sedan lösningen via en ledning 47 matats till utfällningsbehållaren 48. I denna utfällnings- behållare separeras utfällt tungmetallsulfidslam och av- 10 15 20 25 30 35 501 346 9 lägsnas genom ett avlopp 49, varefter den renade vätskan avgår via en ledning 50. Beroende på om en natriumförening eller en kalciumförening tillsatts som alkali 43 i behål- laren 42 innehåller den genom ledningen 50 avgående väts- kan natriumklorid respektive kalciumklorid.

Såsom visas i fig 2, avdrages en delmängd tvättvätska från den sura tvättvätskan i det första klorväterenings- steget, genom en grenledning 51 från ledningen 41. Led- ningen 51 matar denna delmängd tvättvätska till kylkretsen och närmare bestämt till behållaren 32. Den genom ledning- en 51 tillförda delmängden vätska används för surgöring av vätskan i behållaren 32 för att därigenom underlätta upp- lösningen av det kalciumkarbonat som tillföres genom led- ningen 23 och som utgör kalciumjonkällan 33. Genom att på detta sätt avleda en delmängd tvättvätska från ledningen 41 minskas den mängd som skall neutraliseras i behållaren 42 och följaktligen minskas mängden alkali 43 som behöver tillsättas.

Den genom ledningen 36 avgående vätskan, som behand- lats i kylkretsen och som huvudsakligen innehåller nat- riumklorid och en liten mängd sulfat, sammanföres med det genom ledningen 41 uttagna delflödet av tvättvätska från det första steget för avlägsnande av klorväte, och före- trädesvis sammanföres lösningarna i behållaren 45. Genom tillflödet från ledningen 36 tillföres sålunda tvätt- vätskan från det första steget klor, natrium och en liten mängd sulfat.

Såsom nämnts tidigare innehåller den vätska som av- leds genom ledningen 50 kloridjoner samt, beroende på den föregående neutraliseringen, natriumjoner eller kalciumjo- tillflödet från ledningen 36 innehåller vätskan även en viss, mindre del sulfatjoner, men i så ringa om- ner. Genom fattning (mindre än 300 mg/liter) att vätskan kan utsläp- pas till avlopp. Alternativt är det möjligt att ur vätskan framställa natriumklorid (om neutralisationen skett med natriumbaserat alkali) eller saltsyra. Därvid är det emel- lertid av största vikt att lösningen inte innehåller sul- 501 10 15 20 25 30 35 346 10 fat eller så lite sulfat som möjligt, eftersom det annars uppstår svàrbemästrade problem med sulfatbeläggning vid indunstning. Med hänsyn härtill är den låga sulfathalten i den via ledningen 36 tillförda vätskan en mycket stor för- del.

Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till föredragna utföringsformer, men härutöver kan uppfinningen varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven, så- som inses av fackmannen.

Claims (10)

10 15 2D 25 30 35 501 346 ll PATENTKRAV

1. Sätt vid rening av en svaveldioxidinnehållande gas (1), såsom rökgas, varvid gasen behandlas i en gastvätt (2) för absorption av svaveldioxid i en vattenhaltig, natriumbaserad tvättvätska (3), som cirkulerar i en primärkrets (5), varifràn ett delflöde uttages till en sekundärkrets (12) och regenereras genom att tillsätta en kalciumjonkälla (14) för utfällning och avlägsnande av kalciumsulfat (17) och genom att därefter tillsätta en karbonatjonkälla (20) för utfällning och avlägsnande av kalciumkarbonat, varefter delflödet av den regenererade tvättvätskan återföres till primärkretsen (5), k ä n - n e t e c k n a t därav, att från sekundärkretsen (12) uttages en delmängd av tvättvätska till en kylkrets (25) och bringas till en temperatur under ca 30°C för utfäll-_ ning och separation av natriumsulfat, och att delmängden_ därefter tillsättes en kalciumjonkälla 33) för utfällning och avlägsnande av kalciumsulfat, varefter den från ut- fällt material befriade delmängden bortleds.

2. Sätt enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att utfällt kalciumkarbonat från sekundärkretsen (12) tillsätts som kalciumjonkälla (33) i kylkretsen (25).

3. Sätt enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a t därav, att delmängden i kylkretsen (25) bringas till en temperatur under ca 5°C.

4. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att delmängden till kyl- kretsen (25) uttages fràn sekundärkretsens delflöde (12) innan det regenererats.

5. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t därav, att delmängden i kylkret- sen (25) vid utfällning av kalciumsulfat surgöres med en sur tvättvätska, som erhållits vid absorption av klorväte. 501 346 10 15 20 25 30 35 12

6. Sätt enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att den från utfällt material befriade delmängden fràn kylkretsen (25) bortleds till en tvättvätska, som erhållits vid absorption av klorväte och neutraliserats.

7. Anordning för rening av en svaveldioxidinnehållan- de gas (1), såsom rökgas, vilken anordning omfattar en gastvätt (2) med minst ett steg, som inbegriper en primär- krets (5) med organ (9) för cirkulation av en vattenhal- tig, natriumbaserad tvättvätska (3) i kontakt med gasen, en ledning (11) för uttagning av ett delflöde av tvätt- vätskan till en sekundärkrets (12), som inbegriper organ för tillförsel av en kalciumjonkälla (14) och separation av utfällt kalciumsulfat (17), av en karbonatjonkälla (20) och separation av utfällt samt organ för tillförsel kalciumkarbonat och àterföring (24) av regenererad tvätt- vätska till primärkretsen (5), k ä n n e t e c k - n a d av en ledning (26) frán sekundärkretsen (12) till en kylkrets (25) med ett kylorgan (28, 29) för kylning av en delmängd av tvättvätskan från sekundärkretsen (12) och utfällning av natriumsulfat, organ för separation och àterföring (30) av utfällt natriumsulfat till sekundär- kretsen (12), organ för tillförsel av en kalciumjonkälla (33) till den kvarvarande delmängden och utfällning av gips, samt organ (34) för återföring av den utfällda gip- sen till sekundärkretsen (12), samt organ (36) för bort- ledning av den fràn utfällt natriumsulfat och gips befria- de delmängden.

8. Anordning enligt kravet 7, k ä n n e t e c k - n a d därav, att organet för tillförsel av en kalcium- jonkälla till kylkretsen utgöres av en ledning (23) för matning av utfällt kalciumkarbonat från sekundärkretsen (12) till kylkretsen (25).

9. Anordning enligt kravet 7 eller 8, k ä n n e - t e c k n a d därav, att kylorganen utgöres av en värme- pump (29). 10 15 20 25 30 35 501 346 13

10. Anordning enligt något av kraven 7-9, k ä n - n e t e c k n a d därav, att organen för tillförsel av en kalciumjonkälla (33) i kylkretsen (25) inbegriper organ för surgöring med en sur tvättvätska från rening av en klorväteinnehàllande gas, såsom rökgas.