SE533919C2 - Förfarande för att ta hand om NOx-föreningar vid metallbetning - Google Patents

Description

30 533 949 NZO5 kan därefter behandlas i en så kallad scrubber tillsam- mans med vatten. N205 är nämligen mycket löslig i vatten, och bildar i vattenlösning salpetersyra enligt: N2O5 + HZÛ å 2HNO3 En scrubber är en anordning i vilken inströmmande gas utsätts för mycket kraftig och turbulent blandning med en scrubber- vätska. En scrubber innehåller vanligen fyllkroppar, varför kontaktytan gas/vätska blir stor.

Sådana förfaranden för att ta hand om. NOK beskrivs bland annat i de amerikanska patenten 6 162 409 och 5 985 223.

I efterföljande steg kan sedan den bildade Detta är dock problematiskt, salpetersyran behandlas ytterligare. eftersom det finns en risk att nitrater till slut läcker ut i miljön.

Samtidigt är koncentrationerna av bildad salpetersyra så låga att det ofta inte är ekonomiskt lönsamt att utvinna den.

Föreliggande uppfinning löser de ovan beskrivna problemen.

Således hänför sig uppfinningen till ett förfarande vid bet- ning av metallmaterial i ett betbad innehållande HNO3, vilken betning som biprodukt avger NOX-föreningar, varvid reaktions- gaser från betningen innehållande NOR-föreningar bringas att oxideras så att Nää bildas, där reaktionsgaserna bringas att behandlas i en scrubber där det bildade Nfik bringas att lösas i scrubbervätskan och därmed bilda HNO3, och utmärks av att scrubbern och betbadet bringas att utgöra två separata enhe- ter som bringas att kommunicera med varandra genom att scrub- bervätska bringas att föras från scrubbern till betbadet och genom att betvätska bringas att föras från betbadet till 10 20 25 533 919 scrubbern, så att scrubbervätskan och betvätskan bringas att vara gemensam för scrubbern och betbadet och så att betväts- kan används som scrubbervätska.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj, med hänvisning till exemplifierande utföringsformer av uppfinningen och de bifogade ritningarna, där: Figur l är en översiktlig vy över en konventionell betnings- anordning; Figur 2 är en översiktlig vy över en betningsanordning i enlighet med föreliggande uppfinning.

Figur 1 illustrerar ett konventionellt betbad 1, i vilket betning av ett metallmaterial 2 utförs. Betbadet kan exempel- vis använda en betsyra i form av en blandning av HF och HNOy för att avlägsna oxider från metallmaterialets 2 yta. En vanligen använd blandning är cirka 15% HNO3 och cirka 5% HF i vatten.

I betbadet l förefinns anordnat ett omrörningsorgan 3, exem- pelvis i form av en pump, för att sätta betvätskan i rörelse och därmed öka betningens effektivitet samt repeterbarhet.

Vid betningen bildas NOX, i den i figur 1 illustrerade utfö- ringsformen ungefär 10% NO och ungefär 90% N02, även om denna fördelning kan variera beroende på aktuell tillämpning. Denna bildade NOK samlas i gasfas upp i en huv 4 eller motsvarande, och leds vidare till en anordning 5 som blandar in ozongas i de bildade gaserna. Härvid bildas, N20sf i enlighet med det ovan sagda, som leds vidare till en i sig konventionell så kallad scrubber 6. I denna skapas en stor kontaktyta mellan de från anordningen 5 ledda gaserna och vatten, så att salpe- 10 15 20 25 30 533 SHB tersyra bildas. Den bildade salpetersyran leds ut genom ett utloppsrör 7a för vidare behandling. Den renade gasen leds ut i en skorsten 7b.

För en normalstor installation är typiska koncentrationer för bildat NOX i den gas som förs bort fràn betbadet 1 nællan 1000 och 5000 ppm. Pâ samma sätt är ett typiskt utflöde av reaktionsgaser mellan 1000 och 15000 Nm3/h. Dessa värden varierar beroende pà hur processen är utformad i detalj.

Samtliga processteg sker i fuktig miljö och normalt vid en temperatur som överstiger sublimeringstemperaturen för N43.

Temperaturen i betbadet 1 kan dock variera mellan ungefär 20 och 95°C, företrädesvis mellan 70 och 95°C.

Figur 2 visar ett betsteg i enlighet med föreliggande uppfin- ning. Hänvisningssiffrorna är samma som de i Figur 1 för motsvarande delar.

Enligt en föredragen utföringsform är metallmaterialet 2 rostfritt stål, och företrädesvis làngsträckt i form av band, plåt, tråd, rör, stång eller motsvarande. Enligt en föredra- gen utföringsform sker betningen batchvis; enligt en annan föredragen utföringsform sker den kontinuerligt.

Enligt uppfinningen oxideras de vid loetningen bildade NOK- föreningarna så att NZO5 bildas.

Enligt en föredragen utföringsform samlas de NO,-innehållande reaktionsgaserna från betbadet 1 upp i huven 4 och leds sedan till scrubbern 6. På vägen bringas de att blandas med ozongas i anordningen 5, varvid N2O5 bildas enligt det som beskrivits ovan. Företrädesvis är uppehållstiden i anordningen 5, dvs. 10 15 20 25 30 533 SHB tiden för blandning mellan reaktionsgaser och ozongas, innan reaktionsgaserna förs in i scrubbern 6 åtminstone 2 sekunder.

På detta sätt tillåts reaktionen mellan NOX-föreningar och ozon att fortgå tillräckligt länge för att en hög andel NO” såsom exempelvis åtminstone 90%, skall omvandlas till N205.

I scrubbern 6 blandas sedan reaktionsgaserna, som i. detta läge innehåller betydligt lägre koncentrationer NOK, under mycket turbulenta former med scrubbervätskan så att det bil- dade NZO5 löses i scrubbervätskan så att HNO3 bildas.

Enligt uppfinningen kommunicerar scrubbern 6 och betbadet 1 med varandra så att scrubbervätskan och betvätskan är gemen- sam för scrubbern 6 och betbadet 1. Med andra ord används betvätskan även som scrubbervätska.

Genom ett sådant arrangemang åstadkoms ett antal fördelar.

För det första kommer den lösta salpetersyran åter till an- vändning i form av betsyra genom anrikningen av salpetersyra i scrubbervätskan, vilket minskar behovet av påfyllning av betsyror i betbadet l.

För det andra undviks problemet med omhändertagandet av den i scrubbern 6 bildade salpetersyran, eftersom denna istället används i betbadet 1. Speciellt undviks risken för att den bildade salpetersyran släpps ut i omgivningen och orsakar miljöskada.

I det fall HF används som betvätska kommer en del av det i betbadet 1 lösta HF att avdunsta och följa med gaserna till scrubbern 6. I scrubbern 6 kan de åter till del lösas i scrubbervätskan, för att åter föras tillbaka till betbadet 1 10 15 20 25 30 533 3¶9 i löst form genom vätskekommunikationen mellan betbadet l och scrubbern 6. Därigenom tillkommer således den ytterligare fördelen att ett kretslopp av HF åstadkoms, där en del av den avdunstade HF kommer att återföras till betbadet 1.

Själva användningen av betvätskan som scrubbervätska kan åstadkommas på flera olika sätt.

Enligt en speciellt föredragen utföringsform förs betvätskan, via en rörledning och med hjälp av dels en eller flera pumpar 12, 13 eller motsvarande organ och dels en temperaturregula- tor 14, från betbadet 1 till scrubbern 6. Betvätskan förs, via en rörledning 16, till scrubberns 6 botten så att den där blandas med scrubbervätskan. Dessutom förs betvätskan, via pumpen 13, till scrubberns 6 övre del, där den på i sig kon- ventionellt sätt sprids i scrubbern 6 genom scrubberns norma- la funktion. Scrubbervätska förs dessutom, via en rörledning 15, från scrubberns 6 botten och återigen, via pumpen 13, till scrubberns 6 övre del. Dessutom förs scrubbervätska från scrubberns 6 botten tillbaka till betbadet 1, via en rörled- ning 17. Pà så vis uppnås en cirkulation av den gemensamma bet- och scrubbervätskan dels runt i scrubbern 6, dels fram och tillbaka mellan betbadet 1 och scrubbern 6, vilket ger en god anrikning av salpetersyra i scrubbern 6 som sedan kan komma betbadet 1 till del. Temperaturregulatorn 14 möjliggör reglering av temperaturen i scrubbern separat från temperatu- ren i betbadet, så att en optimal processtemperatur kan upp- nås i båda kärlen.

I det fall HF används som betvätska i kombination med HNOM kommer HF till del att avdunsta från betbadet 1 och åter lösas i scrubbern 6, enligt det ovan sagda. hjälp av temperaturregulatorn 14, Genom att med som reglerar temperaturen 10 20 25 533 919 på den in till scrubbern 6 förda betvätskan, upprätthålla en temperatur i scrubbern 6 som är lägre än den i betbadet 1, uppnås effektiv återvinning av gasformigt HF i scrubbern 6. Ångtrycket för HF ökar nämligen kraftigt med ökande tempera- tur, varför mycket effektivare lösning av HF kan uppnås vid lägre temperaturer än vid högre temperaturer. För att uppnå ett effektivt kretslopp av HF är, enligt en föredragen utfö- ringsform, temperaturen i scrubbern 6 ungefär omgivningstem- peratur eller ungefär 15-20°C, med andra ord ungefär rumstem- peratur, 60°C. och temperaturen j. betbadet 1. är åtminstone cirka Enligt en annan föredragen utföringsform tillförs ozongasen i själva scrubbern 6. Detta medför den fördelen att reaktions- tiden och -ytan mellan ozongasen och NO,-föreningarna maxime- raS.

Ovan har föredragna utföringsformer beskrivits. Emellertid är det uppenbart för fackmannen att många förändringar kan göras av de beskrivna utföringsformerna utan att fràngå uppfinning- ens tanke. Sålunda skall uppfinningen inte vara begränsad av de beskrivna utföringsformerna, utan kan varieras inom ramen för de bifogade kraven.

Claims (10)

10 20 25 30 533 919 P lå. T E N T K B. A. V

1. Förfarande vid betning av metallmaterial (2) i ett betbad (1) innehållande HN03, vilken betning som biprodukt avger NOR- föreningar, varvid reaktionsgaser från betningen innehållande NOX-föreningar bringas att oxideras så att N2O5 bildas, där reaktionsgaserna bringas att behandlas i en scrubber (6) där det bildade Nää bringas att lösas i scrubbervätskan och där- med bilda HNO3, k ä n n e t e c k n a t och betbadet a v att scrubbern (6) (1) bringas att utgöra två separata enheter som bringas att kommunicera med varandra genom att scrubbervätska till betbadet (1) genom att betvätska bringas att föras från betbadet (l) scrubbern bringas att föras från scrubbern (6) och till (6), så att scrubbervätskan och betvätskan bringas att vara gemensam för scrubbern (6) och betbadet (1) och så att betvätskan används som scrubbervätska.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att ozongas används som oxidationsmedel för att oxidera NOX till N2O5 .

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att reaktionsgaserna bringas att blandas med ozongasen innan reaktionsgaserna når scrubbern (6).

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t a v att reaktionsgaserna bringas att blandas med ozongas under åtminstone 2 sekunder innan reaktionsgaserna bringas att nå scrubbern (6).

5. Förfarande enligt krav 2, 3 eller 4, a v att ozongasen bringas att tillföras redan i bet- (1)- k å n n e t e c k - n a t badet 10 15 25 533 H19

6. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t a v att ozongasen bringas att tillföras till reaktionsgaserna i scrubbern (6).

7. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä:1n.e - t e c k n a t att betvätskan bringas att föras från betbadet (1) till scrubbern (6) och tillbaka, scrubbervätskan samtidigt bringas att cirkuleras i ett krets- GV men även att lopp från scrubberns (6) botten till dess övre del.

8. Förfarande t e c k n a t stål. k ä n n e - är rostfritt enligt något av föregående krav, a v att metallmaterialet (2)

9. Förfarande t e c k n a t betbadet (1) enligt något av föregående krav, k äzzn e - a v att HF används i kombination med HNO3 i och av att temperaturen i scrubbern (6) med hjälp av en temperaturregulator (14) bringas att regleras att vara lägre än i betbadet (1).

10. Förfarande enligt krav 10, att temperaturen i scrubbern (6) k ä n n e t e c k n a t a v bringas att vara ungefär rumstemperatur medan temperaturen i betbadet (1) vara åtminstone ungefär 60°C. bringas att