SE507642C2 - Förfarande för avsvavling av gaser, såsom rökgaser från förbränningsanläggningar - Google Patents

Description

lO 15 20 25 30 35 507 642 2 bildning, som följd. Scalingproblemet kan minskas vid regene- reringen av skrubberlösningen utanför skrubbern genom använd- ning av två seriekopplade vattenreningssteg. Det första steget är en gipsbildningsanläggning och det andra steget är ett mjukgörningssteg för sänkning av kalciumhalten genom kalkstensbildning. Mjukgörningen kan ske genom att tillsätta natriumkarbonat eller genom att absorbera C02 i en alkalisk lösning.

Kalciumkarbonat har lägre löslighet än CaSO4, vilket medför att kalciumhalten blir för låg för att gipsbildning skall erhållas. Systemet med två seriekopplade vattenreningssteg är dock utrymmeskrävande och dyrbart att installera vid låga avsvavlingsbehov.

Förliggande uppfinning löser dessa problem vid rening av rökgaser med låg svavelhalt.

Förfarande för avsvavling av gaser, såsom rökgaser från för- bränningsanläggningar, under utnyttjande av en reningsanlägg- ning innefattande en skrubber till vilken ett alkali till- sätts och en efterföljande gipsbildningsanläggning där kal- ciumhydroxid tillsätts för gipsbildning varvid skrubberns tvättvätska regenereras och återföres till skrubbern, och utmärkes av, att halten av sulfat bringas att vid start av reningsanläggningen, efter att denna har fyllts med vat- ten, uppnå ett sådant värde att när kalciumhydroxid tillsätts gipsbildningsanläggningen halten sulfat i förhållande till tillsatt mängd kalciumhydroxid ger ett överstökiometriskt förhållande S04/Ca i gipsbildningsanläggningen, vilket över- stökiometriska förhållande upprätthålles under anläggningens drift.

Nedan beskrives uppfinningen närmare delvis i samband med ett på bifogade ritning visat utföringsexempel av en anläggning där uppfinningen tillämpas, där figur 1 visar ett process- schema. 10 15 20 25 30 35 507 642 3 I figur 1 visas ett schematiskt processchema över en renings- anläggníng där föreliggande förfarande tillämpas. Främst avser förfarandet avsvavling av rökgaser från förbränningsan- läggningar där hushållsavfall förbränns, men förfarandet är inte begränsat till denna användning, utan kan användas för avsvavling av andra rökgaser.

Reningsanläggningen innefattar en skrubber 1 till vilken ett alkali tillsätts och en efterföljande gipsbildningsanläggning 2, där kalciumhyroxid tillsätts för gipsbildning. Skrubbern 1 är av konventionellt slag, där rökgaserna möter tvättvätska i motström. Det är föredraget att använda en fyllkroppsskrub- ber. Efter gipsbildningsanläggningen 2 förefinns två avskil- jare 3, 4, där avskilt gips från den ena avskiljaren 3 åter- föres till gipsbildningsreaktorn och där avskilt gips från den andra avskiljaren föres till en slambehandlingstank 5.

Den till slambehandlingstanken förda gipsslurryn kan föras till vidare behandling genom exempelvis tvättning och tork- ning på vakuumbandfilter.

Avskiljarna 3, 4 är av lämpligt känt slag, såsom hydrocyklo- ner. Det gips som avskiljes i hydrocyklonerna är grovpartiku- lärt. Den efter avskiljningen kvarvarande tvättvätskan inne- hållande fina fraktioner av gips pumpas till en flocknings- tank 6 via en ledning 7 och därefter till en sedimentation- stank 8 via en ledning 9. Gipsbildningsanläggningen innefat- tar en ledning 10 med tillhörande pump för att pumpa vätskan innehållande gips till avskiljarna 3, 4.

Via en ledning 12 återföres sediment till gipsbildningsan- läggningen för att efter ytterligare gipsbildning, som sker genom att de fina fraktionerna tillväxer, avskiljas till slambehandlingstanken 5. Från sedimentationstanken 8 förs regenererad tvättvätska via en ledning 13 till skrubbern 1.

Skrubbern är av recirkulationstyp, där recirkulation av vätska sker via en ledning 14 med tillhörande pump. 10 15 20 25 30 35 507 642 4 Från reningsanläggningen avdrages vatten. Avdragsvattenflödet bestäms av föroreningshalten av exempelvis klorid, fluorid och zink eller av inkommande vattenflöde och dräneras från hydrocyklonens 4 rejectvatten till slambehandlingstanken.

Genom att processvattnet recirkuleras via ledningen 13 er- hålles ett lågt avdragsvattenflöde.

Vid avsvaling med klar skrubberlösning används begreppet natriumskrubbning. Det alkali som avses är natriumhydroxid, natriumsulfit och natriumkarbonat. Natrium föreligger även som salterna natriumklorid, natriumfluorid och natriumsulfat.

Sulfatet avskiljs som gips. Klorid- och fluoridhalt måste däremot regleras genom avblödning av skrubbervätska. Avdrags- vattnet ger därför en natriumförlust liksom en sulfatförlust som måste kompenseras genom tillsättning av natriumhydroxid, natriumsulfit eller natriumkarbonat respektive natriumsulfat.

I utföringsexemplet i figur 1 tillsätts natriumhydroxid via en ledning 15. Vad som ovan angivits för natriumföreningarna kan istället gälla för magnesium eller kalium som kan använ- das på analogt sätt istället för natrium.

I figur 1 tillsätts vatten till skrubbern via en ledning 16.

Rökgasera leds via en kanal 17 in i skrubbern och via en kanal 18 ut ur skrubbern.

Enligt uppfinningen bringas sulfathalten vid start av pro- cessen att bli hög. Ett alternativ att åstadkomma detta är att låta sulfathalten byggas upp under en viss drifttid, exempelvis någon eller några veckor beroende på svavelhalten i rökgasen och tillsatt mängd natriumhydroxid. Under denna uppstartningstid tillsätts inte någon kalciumhydroxid.

Det är dock föredraget att initialt tillsätta ett sulfat till reningsanläggningen efter att denna har fyllts med vatten.

Detta sker via ledningen 16. Vidare tillsätts kalciumhydroxid till gipsbildningsanläggningen via en ledning 19. Sulfathal- ten bringas vara så hög när kalciumoxid tillsätts ett över- 10 15 20 25 30 35 507 642 5 stökiometriskt förhållande S04/Ca erhålles och upprätthålles i gipsbildningsanläggningen. Detta medför att all gipsbild- ning sker i gipsbildningsanläggningen 2, varför scaling i skrubbern och avsättning av gips på andra ställen i renings- anläggningen helt undvikes.

Enligt en mycket föredragen utföringsform av uppfinningen bringas molförhållandet S04/Ca i vattenfasen att som rikt- värde att vara omkring 10 i gipsbildningsanläggningen. Emel- lertid kan värdet variera mellan ungefär 5 och 60.

Enligt en föredragen utföringsform bringas nämnda sulfat att vara natriumsulfat.

Emellertid bringas enligt en alternativ utföringsform nämnda sulfat att vara något av magnesium- eller kaliumsulfat.

Nedan beskrives föreliggande uppfinning i det utförandet att natrium används. Emellertid kan likaväl magnesium eller kalium användas, varvid det som beskrives nedan avseende natrium analogt kan ersättas med magnesium eller kalium.

När S02 i rökgasen möter vatten sker reaktionen s02 + H20 ~ H* + ns03* (1) Även följande reaktion sker Naon + H* - Na* + H20 (2) Följande jämviktsreaktioner uppträder HZS03 ~ H* + Hs03' ~ zu* + s032' (3) S032" är det aktiva alkaliet i processen. För att koncentra- tionen av S032" skall vara hög måste pH - värdet höjas jäm- fört med det pH som ges av rökgasen. Detta sker genom reak- tion (2) ovan. Den reaktion som sker med nämnda aktiva alkali är s032' + soz + H20 ~ 2 Hs03" (4) 10 15 20 25 30 35 507 642 6 Därefter oxideras sulfiten till sulfat. Oxidationsgraden är svår att styra men kan i viss mån styras med pH - värdet och luftöverskottet vid förbränningen.

Enligt en föredragen utföringsform bringas oxidationsgraden i skrubbern av sulfit till sulfat att vara högre än 20 %, före- trädesvis omkring 90 %.

De ovan angivna reaktionerna medför att ut ur skrubbern kommer svavel i form av Na2SO4 och Na2SO3. Na2SO3 oxideras företrädesvis till Na2SO4 i en oxidationstank av lämpligt känt slag 20 belägen mellan skrubbern och gipsbildningsan- läggningen 2.

Genom att kalciumhydroxid tillsätts till gipsbildningsan- läggningen 2 kommer följande reaktion att inträffa i denna Nazsoq + cawrnz ~ casoq + :zNaoH (s) Bildat gips avskiljs på ovan angivet sätt. Genom detta för- farande regenereras således Na0H som åter tillföres skrub- bern.

Genom att bibehålla en hög sulfathalt i anläggningen samti- digt som molförhållandet S04/Ca bringas att vara överstökio- metriskt kommer således all gipsbildning att ske på ett ställe i anläggningen.

Det är uppenbart att föreliggande uppfinning löser de in- ledningsvis nämnda problemen med scaling vid låga svavel- halter i bränsle och rökgas.

Ovan har ett antal olika utföringsformer beskrivits. Det är uppenbart att olika detaljlösningar kan varieras. Exempelvis kan regenereringen av tvättvätskan utföras på annat sätt.

Vidare kan kombinationer av natrium, kalium eller magnesium användas på analogt sätt. 507 642 7 Föreliggande uppfinning skall således inte anses begränsad till ovan angivna utföríngsformer utan kan varieras inom dess av bifogade patenkrav angivna ram.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 507 642 Patentkrav

1. Förfarande för avsvavling av gaser, såsom rökgaser från förbränningsanläggningar, under utnyttjande av en reningsan- läggning innefattande en skrubber (1) till vilken ett alkali tillsätts och en efterföljande gipsbildningsanläggning (2) där kalciumhydroxid tillsätts för gipsbildning varvid skrub- berns tvättvätska regenereras och återföres till skrubbern, k ä n n e t e c k n a t a v, att halten av sulfat bringas att vid start av reningsanläggningen, efter att denna har fyllts med vatten, uppnå ett sådant värde att när kalcium- hydroxid tillsätts gipsbildningsanläggningen (2) halten sulfat i förhållande till tillsatt mängd kalciumhydroxid ger ett överstökiometriskt förhållande S04/Ca i gipsbildningsan- läggningen, vilket överstökiometriska förhållande upprätthål- les under anläggningens drift.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att ett sulfat initialt tillsätts reningsanläggningen för att åstadkomma en hög sulfathalt.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v, att sulfathalten bringas att byggas upp under en viss drift- tid beroende på svavelhalten i rökgasen och tillsatt mängd natriumhydroxid.

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k - n a t a v, att molförhållandet S04/Ca bringas som riktvärde att vara 10 i vattenfasen i gipsbildningsanläggningen.

5. Förfarande enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a t a v, att nämnda sulfat bringas att vara nat- riumsulfat.

6. Förfarande enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a t a v, att nämnda sulfat bringas att vara något av magnesium- eller kaliumsulfat. 507 642 9

7. Förfarande enligt krav 1, 2, 3, 4, 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a t a v, att oxidationsgraden i skrubbern (1) av sulfit till sulfat bringas att vara högre än 20 %, företrä- 0 desvis omkring 90 6.