SE501523C2 - Sätt och anordning vid rening av svaveldioxidinnehållande gaser - Google Patents

Description

501 523 2 Föreliggande uppfinning utnyttjar ett indirekt kal- ciumbaserat system för absorption av svaveldioxid.

Som exempel på teknikens tidigare ståndpunkt kan hän- visas till US-A-3 873 532, som visar ett våtreningsför- farande för rening av svaveldioxidinnehállande rökgaser.

Enligt denna amerikanska patentskrift leds de svaveldi- oxidinnehållande rökgaserna till en gastvätt, där rök- gaserna tvättas med en vatteninnehållande, alkalisk tvätt- vätska, som är baserad på natriumhydroxid eller natrium- karbonat. Den alkaliska tvättvätskan cirkuleras med en pump från en tank till gastvätten och tillbaka till tan- ken. Ett delflöde av tvättvätskan från gastvätten uttages för regenerering och leds till ett kärl för tillsättning av kalciumjoner i form av släckt kalk (Ca(0H)2). Därefter matas delflödet av tvättvätska till en sedimenteringsan- ordning för sedimentering av utfällt kalciumsulfat, som uttages och frånfiltreras. En viss del av det från sedi- menteringsanordningen uttagna kalciumsulfatflödet àter- föres till kärlet för tillsättning av släckt kalk. Från sedimenteringsanordningen leds den från utfällt kalcium- sulfat befriade tvättvätskan vidare till en anordning för tillsättning av soda (Na2C03) och sedimentering av utfällt kalciumkarbonat. Det utfällda kalciumkarbonatet àterföres till kärlet för tillsättning av släckt kalk, medan den re- genererade tvättvätskan återföres till tanken för alkalisk tvättvätska.

Det i US-A-3 873 532 visade och beskrivna indirekta kalciumbaserade systemet har vissa nackdelar.

Sålunda är det slam som sedimenteras efter kalktill- sättningen mycket finkornigt och har en kristallstorlek av endast ca 10-50 pm. Slammet utgöres huvudsakligen av kal- ciumsulfatkristaller, men innehåller även föroreningar så- som karbonater och hydroxider blandade med kalciumsulfat- kristallerna. Detta innebär att det sedimenterade slam som uttages och filtreras inte utgöres av ren gips utan av förorenad gips. Denna förorenade gips har inte någon in- dustriell användning, utan måste deponeras till hög kost- 501 523 3 nad. Enligt den amerikanska patentskriften àterföres en viss del av det sedimenterade slammet till kärlet för kalktillsättning i syfte att öka kristallstorleken, men det är endast en bråkdel av slammet som återföres och huvuddelen av slammet uttages direkt för filtrering. Åter- föringen till kärlet för kalktillsättning, som arbetar vid alkaliskt pH, och hydroxider som ingår i slammet inte eller endast i innebär vidare att de förorenande karbonater ringa omfattning upplöses.

Det kan tilläggas att man vid den tidigare tekniken ofta även tillsätter polyelektrolyt till det utfällda slammet för att få ett mera lätthanterligt och lättfiltre- rat slam. Detta ökar givetvis kostnaden för processen.

Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att undanröja de ovan angivna nackdelarna med den tidigare tekniken och åstadkomma ett förbättrat förfarande för ren- ning av svaveldioxidinnehàllande gaser, såsom rökgaser, vilket förfarande resulterar i framställning av ren gips.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att det vid kalktillsättningen utfällda slammet i sin helhet àterföres _till det från gastvätten avledda delflödet av tvättvätska och inblandas i detta vid en punkt uppströms om, dvs före tillsättningen av kalk.

Enligt uppfinningen åstadkommes sålunda ett sätt vid rening av svaveldioxidinnehållande gaser såsom rökgaser, varvid gaserna behandlas i en gastvätt för absorption av svaveldioxid i en vattenhaltig tvättvätska, som innehåller lättlösligt alkali och från vilken ett delflöde uttages och regenereras genom tillsats av kalciumjoner för utfäll- ning och avlägsnande av kalciumsulfat, kännetecknat därav, att det utfällda kalciumsulfatet återföres i sin helhet och inblandas i delflödet före tillsättningen av kalcium- joner.

Enligt uppfinningen åstadkommes också en anordning vid rening av svaveldioxidinnehållande gaser, såsom rök- gaser, vilken anordning inbegriper en gastvätt med organ för cirkulation av tvättvätska, en ledning för uttagning 501 523 4 av ett delflöde av tvättvätskan, ett kärl för tillsättning av kalciumjoner, ett kärl för sedimentering av utfällt kalciumsulfat, ett kärl för tillsättning av karbonatjoner, ett kärl för sedimentering av kalciumkarbonat, en ledning för återföring av regenererad tvättvätska till gastvätten, en ledning för áterföring av utfällt kalciumkarbonat upp- ströms om kärlet för sedimentering av kalciumsulfat, kän- netecknad av en ledning för återföring av utfällt kalcium- sulfat, vilken ledning mynnar i ett kärl anordnat upp- ströms om kärlet för tillsättning av kalciumjoner.

Ytterligare kännetecken och fördelar hos uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen och av patent- kraven.

Genom att man vid föreliggande uppfinning återför det kalciumsulfatinnehàllande slammet i sin helhet och inblan- dar det i delflödet av tvättvätska före tillsättningen av kalciumjoner uppnås att de föroreningar (t ex karbonater) som medföljer gipskristallerna i slammet, tvättas bort ef- fektivare, eftersom tvättvätskan har ett lägre pH-värde uppströms om tillsättningen av kalciumjoner (pH ca 4-8, företrädesvis ca 7 jämfört med pH ca 11,5-13,5, företrä- desvis ca 13). Förutom den tvättningseffekt som erhålles genom att återföra slammet till en punkt uppströms om tillsättningen av kalciumjoner, medför återföringen även en kristalltillväxande effekt så att vid den ursprungliga utfällningen erhållna, små gipskristaller kan tillväxa till stora, lätt sedimenterade och lätt filtrerade, rena gipskristaller. Man har vid uppfinningen erhållit kristal- ler med en genomsnittlig storlek av ca 100-300 um, vilket skall jämföras med en storlek av ca 10-50 pm vid förfaran- den enligt tidigare teknik. De stora och rena gipskristal- ler som erhålles genom återföringen av slammet matas inte vidare i systemet, utan uttages direkt från delflödet för avvattning genom t ex filtrering. Lämpligen sker återfö- ringen av slammet till ett särskilt kärl, som är anordnat uppströms om, dvs före kärlet för tillsättning av kalcium- joner, och under tvättning och tillväxt får gipskristal- 501 525 , lerna sedimentera i kärlet och uttages från dess nedre del för avvattning och utvinning av ren gips. De stora rena gipskristaller som erhålles vid föreliggande uppfinning är mycket lättfiltrerade och innebär att man inte behöver tillsätta någon dyr polyelektrolyt och vidare kan också en enklare och billigare typ av filterutrustning för filtre- ring av gipskristallerna användas. En ytterligare stor fördel med uppfinningen är att den utvunna gipsen är av så hög kvalitet att den kan användas industriellt, dvs man kan eliminera de tidigare höga kostnaderna för deponering av det förorenade gipsslammet.

För att underlätta förståelsen av uppfinningen skall den nu beskrivas genom ett belysande, men ej begränsande utföringsexempel med hänvisning till den bifogade rit- ningen, som visar ett schema över förfarandet och anord- ningen enligt uppfinningen.

Såsom visas på figuren, inmatas svaveldioxidinnehål- lande gas 1, såsom rökgas från sopförbränning, i en gas- tvätt (skrubber) 2 och bringas där i kontakt med en vat- tenhaltig tvättvätska 3, som innehåller ett lättlösligt alkali. Svaveldioxiden i gasen absorberas av tvättvätskan och den renade gasen 4 avgår därefter från gastvätten.

Tvättvätskan 3 utgöres ursprungligen, dvs före ab- sorption av svaveldioxid, av en vattenlösning av ett lätt- lösligt alkali, såsom en lättlöslig alkalimetallförening; en lättlöslig alkalisk jordartsmetallförening, såsom en magnesiumförening; NH3 eller en ammoniumförening. Det föredrages att som lättlösligt alkali använda en lättlös- lig alkalimetallförening, såsom en lättlöslig natrium- eller kaliumförening, och mest föredraget är natriumhydr- oxid (NaOH). Tvättvätskan 3 pumpas från ett förråd 5 för tvättvätska med en pump 6 via en ledning 7 till gastvätten 2, där tvättvätskan efter absorption av till förrådet 5 via utgör primärkretsen stvätten. Allteftersom tvättvätskan cirkulerar i gastvät- finfördelas genom munstycken 8 och svaveldioxid uppsamlas och återföres en ledning 9. Den nu beskrivna kretsen för cirkulation av tvättvätskan i ga- 501 523 6 ten absorberas mera svaveldioxid av tvättvätskan och för att upprätthålla tvättvätskans absorptionsförmåga och undvika störande utfällningar regenereras tvättvätskan i en sekundärkrets, som nu skall beskrivas.

I sekundärkretsen regenereras tvättvätskan genom att den svaveldioxid som absorberats av tvättvätskan utfälles med hjälp av kalciumjoner som kalciumsulfit eller kalcium- sulfat, företrädesvis kalciumsulfat. För den skull uttages en delström 10 från förrådet 5 och leds via en ledning ll till en regenereringsanläggning. Om den absorberade sva- veldioxiden föreligger som sulfit är det önskvärt att först oxidera den till sulfat och för den skull kan rege- nereringsanläggningen innehålla ett oxidationstorn 12, i vilket en syreinnehållande gas 13, såsom luft inblàses för att oxidera förekommande sulfit till sulfat. Av det nu sagda förstås att oxidationstornet är valfritt, men före- draget vid uppfinningen.

Från oxidationstornet leds delströmmen av tvättvätska vidare till ett kärl 14 för àterföring och sedimentering av gipsslam, såsom skall beskrivas mera utförligt nedan.

Därefter leds delflödet av tvättvätska vidare till ett kärl 15 för àterföring av karbonatslam, som erhållits vid tillsats av soda till tvättvätskan. Det separata kär- let 15 utgör en föredragen utföringsform, men är valfritt och återföringen av karbonathaltigt slam kan vid uppfin- ningen alternativt ske till kärlet 16, som är ett kärl för tillsättning av kalciumjoner 17 till delflödet av tvätt- vätska. såsom kalksten (CaC03), eller kalk, varmed i föreliggande Kalciumjonerna kan tillsättas i lämplig form, sammanhang avses såväl bränd kalk (CaO) som släckt kalk (Ca(OH)2). Det föredrages att tillsätta kalciumjonerna i form av släckt kalk. Genom tillsättningen av kalciumjoner utfälles svårlösliga kalciumföreningar, huvudsakligen kal- ciumsulfat (gips), som fina kristaller i tvättvätskan.

Tvättvätskan leds därefter vidare till ett sedimen- teringskärl 18 för sedimentering av det utfällda materia- let. Detta sedimenterar och samlas som ett slam vid den 501 523 7 nedre delen av kärlet 18. Därifrån leds slammet via en ledning 19 och àterföres i sekundärkretsen till kärlet 14 och blandas med delflödet 10 av tvättvätska. Genom att det kalciumsulfatinnehàllande slammet àterföres och inblandas i tvättvätskan på ett tidigt ställe i sekundärkretsen, uppströms om, dvs före tillsättningen av kalciumjoner, där tvättvätskan fortfarande har ett lågt pH-värde, så uppnås att de föroreningar (t ex karbonater) som medföljer slam- met och förorenar kalciumsulfatkristallerna upplöses så att kalciumsulfatkristallerna befrias från föroreningar och renas. Kristallerna är klara, vilket är en tydlig in- dikation på mycket god renhet, till skillnad från de för- orenade kristallerna, som är vita och oregelbundet forma- de. Genom áterföringen av slammet ges kalciumsulfatkri- stallerna vidare möjlighet att växa och man har vid upp- finningen erhållit kristaller med en storlek av ca 100-300 pm. De stora kalciumsulfatkristallerna sedi- menterar snabbt och lätt (ungefär som sand) i kärlet 14 och ansamlas vid kärlets nedre del för utmatning via en ledning 20 och överföring till en avvattningsanordning 21.

Såsom antytts på ritningsfiguren, utgöres avvattningsord- ningen lämpligen av ett filter, såsom ett roterande vaku- umfilter. Även andra typer av avvattningsanordningar, så- som bandfilter eller centrifuger, kan emellertid användas.

Genom att de vid uppfinningen erhållna kalciumsulfatkri- stallerna är stora och rena förenklas avvattningen avse- värt, vilket medför att en enklare och billigare avvatt- ningsutrustning kan användas.

Om man ytterligare vill förlänga uppehållstiden för kalciumsulfatkristallerna i kärlet 14 kan en áterföring ske frán ledningen 20 via en ej visad returledning till- baka till kärlet 14.

Den från sedimenterat kalciumsulfatslam befriade tvättvätskan leds från sedimenteringskärlet 18 vidare i sekundärkretsen till ett kärl 22 för tillsättning av kar- bonatjoner 23. Tillsättningen av karbonatjoner sker för att fälla ut kalciumjoner i tvättvätskan som svårlösligt 501 523 8 kalciumkarbonat. Karbonatjonerna tillsättes i form av soda (Na2CO3), varigenom tvättvätskan samtidigt tillförs lätt- lösligt alkali.

Från kärlet 22 leds delflödet av tvättvätska vidare till ett sedimenteringskärl 24 där utfällt karbonat får sedimentera och samlas som ett slam vid kärlets botten.

Därifrån återföres slammet via en ledning 25 tillbaks i sekundärkretsen till kärlet 15, där slammet blandas med det inkommande delflödet av tvättvätska. tidigare, är kärlet 15 valfritt, och om kärlet 15 uteläm- nas áterföres karbonatslammet istället till kärlet 16 för tillsättning av kalciumjoner.

Såsom nämnts Sedan delflödet av tvättvätskan regenererats på det nu beskrivna sättet i sekundärkretsen återföres det rege- nererade delflödet av tvättvätskan via en ledning 26 till förrådet 5 för tvättvätska. sekundärkretsen uttagna delflödet av tvättvätska finns en För cirkulation av det till pump 27, som lämpligen är anordnad i ledningen 26.

En skillnad mellan föreliggande uppfinning och tidi- gare kända, indirekta kalciumbaserade system är att ett särskilt kärl 14 för àterföring av kalciumsulfatslammet införts i sekundärkretsen. Den extra kostnad som detta medför uppväges mer än väl av de fördelar som vinnes, näm- ligen att man utvinner en ren gips, som kan användas in- dustriellt, och genom att de erhållna gipskristallerna är lättfiltrerade kan vidare en enklare och billigare avvatt- ningsutrustning användas.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 501 523 PATENTKRAV

1. Sätt vid rening av svaveldioxidinnehållande gaser såsom rökgaser, varvid gaserna behandlas i en gastvätt (2) för absorption av svaveldioxid i en vattenhaltig tvätt- vätska (3), som innehåller lättlösligt alkali och från vilken ett delflöde (10) uttages och regenereras genom tillsats av kalciumjoner (17) för utfällning och avlägs- nande av kalciumsulfat, k ä n n e t e c k n a t därav, att det utfällda kalciumsulfatet återföres (19) i sin helhet och inblandas (14) i delflödet före tillsättningen av kalciumjoner.

2. Sätt enligt kravet 1, därav, att slam uttages för avvattning (21) från delflödet efter inblandningen (14) av återfört kalciumsulfat och k ä n n e t e c k n a d före tillsättningen av kalciumjoner (17).

3. Sätt enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k - n a d därav, att àterföringen av kalciumsulfat sker till ett kärl (14), vattning (21).

4. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att tvättvätskan (3) som lättlösligt alkali innehåller, lättlösliga alkalimetall- föreningar, lättlösliga alkaliska jordartsmetallförening- från vars undre del slam uttages för av- ar, såsom magnesiumföreningar, NH3 eller ammoniumförening- ar, företrädesvis natriumföreningar, såsom Na0H, och att kalciumjonerna (17) tillsätts i form av Ca0 och/eller Ca(0H)2.

5. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att delflödet (ll) från gastvätten oxideras (12) före inblandningen av återfört kalciumsulfat.

6. Sätt enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a d därav, att delflödet (10) efter avlägsnande av kalciumsulfat tillsätts karbonatjoner (23) för utfällning och avlägsnande av kalciumjoner, varefter delflödet återföres till gastvätten (2). 501 523 10 15 20 25 30 35 10

7. Sätt enligt kravet 6, att den bildade fällningen, efter tillsättningen av k ä n n e t e c k n a d därav, karbonatjoner (23), återföres (25) och inblandas i delflö- det vid tillsättningen av kalciumjoner (17).

8. Sätt enligt kravet 6 eller 7, n a d därav, att karbonatjonerna tillsätts i form av soda (Na2C03).

9. Anordning vid rening av svaveldioxidinnehàllande k ä n n e t e c k - gaser, såsom rökgaser, vilken anordning inbegriper en gas- tvätt (2) med organ (5, 6, 7, 9) för cirkulation av tvätt- vätska (3), en ledning (11) för uttagning av ett delflöde (10) av tvättvätskan, ett kärl (16) för tillsättning av kalciumjoner (17), ett kärl (18) för sedimentering av utfällt kalciumsulfat, ett kärl (22) för tillsättning av karbonatjoner, ett kärl (24) för sedimentering av kalcium- karbonat, en ledning (26) för återföring av regenererad tvättvätska till gastvätten (2), en ledning (25) för åter- föring av utfällt kalciumkarbonat uppströms om kärlet (18) för sedimentering av kalciumsulfat, k ä n n e t e c k - n a d av en ledning (19) för återföring av utfällt kal- xciumsulfat, vilken ledning mynnar i ett kärl (14) anordnat uppströms om kärlet (16) för tillsättning av kalciumjoner.

10. Anordning enligt kravet 9, k ä n n e t e c k - n a d därav, att ledningen (25) för áterföring av utfällt kalciumkarbonat mynnar i ett kärl (15) anordnat mellan kärlet (14) för áterfört kalciumsulfat och kärlet (16) för tillsättning av kalciumjoner.