ITMI940078A1

ITMI940078A1 - Composizione reattiva e procedimento per la purificazione di un gas contenente cloruro di idrogeno

Info

Publication number: ITMI940078A1
Application number: IT000078A
Authority: IT
Inventors: Nilo Fagiolini
Original assignee: Solvay
Priority date: 1994-01-20
Filing date: 1994-01-20
Publication date: 1995-07-20
Also published as: PL179728B1; BR9506527A; GR3026119T3; ITMI940078A0; EP0740577B1; FI962924L; DE69501113D1; JPH09507654A; EP0740577A1; AU686310B2; US6171567B1; WO1995019835A1; AU1533895A; JP2008012535A; CZ215096A3; CN1143333A; RO117510B1; NO963020D0; SG59981A1; SK94396A3

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE INDUSTRIALE

L'invenzione riguarda la purificazione di gas contenenti cloruro di idrogeno.

Essa riguarda più in particolare una composizione reattiva a base di bicarbonato di sodio, utilizzabile per purificare un gas dal cloruro di idrogeno.

L'inceneriiiienco è una tecnologia che tende a imporsi per l'eliminazione dell‘immondizie domestiche o municipali. L'incenerimento delle immondizie si accompagna con la formazione di funi contenenti in generale cloruro di idrogeno. E'assolutamente necessario eliminare il cloruro di idrogeno dai funi prima ai scaricarli nell'atmosfera.

Un procedimento noto per purificare un fumo contenente cloruro di idrogeno consiste nel trattare il fumo con bicarbonato.di sodio in modo da decomporre il cloruro di idrogeno e formare cloruro di sodio.

Più in particolare è stato proposto un procedimento nel quale bicarbonato di sodio viene iniettato allo stato di una polvere nel fumo che esce dall'inceneritore e il fumo così trattato viene quindi inviato su un filtro (SOLVAY & Cie, opuscolo TR.

895/5c-B-l-1290). In questo procedimento noto, il fumo possiede una temperatura di 260°C nel punto di iniezione del bicarbonato di sodio. Questo viene impiegato allo stato di una polvere calibrata, ottenuta mediante macinazione, della quale il 90% in peso è soctoforma di particelle aventi un diametro inferiore a 16 pm.

In pratica, la polvere di bicarboiaco di sodio impiagata in questo procedimento noto contiene mononocarbonato di sodio.

Si è ora trovato cne era possioile rendere ottimale l'efficacia del procedimento noto cne è stato descritto, selezionando il bicaroonato di sodio di qualità ben definita.

L'invenzione riguarda pertanto una compasizione reattiva, solida, sotto forma di polvere per la purificazione di un gas contenente cloruro di idrogeno, detta composizione reattiva comprendendo più del 98% in peso di bicarbonato di sodio e meno del 2% in peso di monocarbonato di sodio e presentando una distriouzione granulometrica definita da un diametro medio delle parcicelle inferiore a 0,050 mm e una pendenza granulometrica inferiore a 5,.

Nella composizione reattiva secondo 1'invenzione, il bicarbonato di sodio e il monocarbonato di sodio vengono considerati allo stato anidro.

Secondo l'invenzione la composizione reattiva comprende più di 93% (preferibi lmente almeno 99%) in peso di bicarbonato di sodio e meno di 2% (preferibilmente al massimo 1%) in peso di monocarbonato di sodio. La composizione può comprendere eventualmente altre impurezze che accompagnano usualmente il bicarbonato di sodio del commercio, in particolare cloruro di sodio.

La composizione reattiva secondo l'invenzione e un solido sot.o forma di polvere. Una caratteristica importante della composizione reattiva secondo l'invenzione risiede nella sua distribuzione granulometrica che e caratterizzata da un diametro medio delle particelle Dm inferiore a 0,050 mm (preferioilmente al massimo uguale a 0,030 min) e una pendenza granulometrica 6 inferiore a 5 (preferibilmente al massimo uguale a 3).

della composizione reattiva secondo l'invenzione, il diametro medio 0 e la pendenza granulometrica 0" vengono definiti dalle seguenti relazioni

nelle quali indica la frequenza (in pesci) delle particelle aventi un diametro D., e (rispettivamente D50 e D10) rappresenta il diametro per il quale il 90% (rispettivamente 50% e 10%) delle particelle della composizione reattiva (espresse in peso) hanno un diametro inferiore a (rispettivamente D50 e D10). Questi parametri granulomecrici vengono definiti dal mecodo di analisi mediante diffrazione dei raggi laser utilizzando un apparecchio di misura SYMPATEC modello MELOS 12LA fabbricato da SYMPATEC GmoH.

La composizione reattiva secondo l'irvenzione è destinata in particolare alla purificaz one dei fumi cne provengono da forni di incenerimento delle immondizie . Questi fumi in generale contengono oltre al cloruro di idrogeno, anidride sol forosa . Si è osservato cne la co,.1posizione reattiva secondo l'invenzione realizza una purificazione efficace di questi fumi, cantemporaneamen te dal cloruro ai idrogeno e dall'anidride solforosa.

.Iella composizione reattiva secondo l'invenzione, il bicarbonato di sodio costituisce il composto attivo principale. Il contenuto in carbonato di sodio e la distribuzione granulometrica costituiscono peraltro due parametri interdipendenti. Da una parte, si è osservato che, essendo uguali tutti gli altri parametri, un contenuto eccessivo in carbonato di sodio tende a provocare una agglutinazione delle particelle della composizione reattiva riducendo la sua efficacia. D'altra parte, la distribuzione granul ometrica della composizione reattiva deve rispettare un compromesso, sapendo che una granulometria fine favorisce la reazione con il cloruro di idrogeno del gas trattato, mentre una granulometria grossolana favorisce la separazione ulteriore dei prodotti solidi della reazione. In pratica, composizioni reattive raccomandate in .modo particolare sono quelle per le quali il tontenuco ponderale in bicarbonato di sodio è di 99 fino a 39,SS , il contenuto ponderale in monocarbonato di sodio è di 0,1 fino a 1%, il diametro medio delle particelle è compreso tra 0,010 e 0.030 mm e la pendenza granulometrica è compresa tra 1 e 3. Ϊ valori ottimali dei parametri granulometrici sono collegati al mezzo utilizzato per separare i prodotti solidi della reazione dalla composizione reattiva con il cloruro di idrogeno e all'occorrenza, con l'anidride solforosa del gas tractaco. In effetti, si è rivelato che questi prodotti di reazione hanno una distribuzione granulometrica direttamente collegata a quella della composizione reattiva.

Una forma di realizzazione della composizione reattiva secondo l'invenzione, particolarmente adattata al caso particolare in cui si utilizza un filtro elettrostatico come mezzo di separazione dei prodotti della reazione precedentemente citati, è quella per la quale il diametro medio delle particelle è compreso tra 0,020 e 0,030 min e la pendenza granulomeerica e di 1,25 fino a 2,5ϋ. una variante preferita di questa forma di realizzazione dell'invenzione è quella nella quale almeno 90% in peso delle particelle nanno un diametro uguale oppure inferiore a 0,055 mm e al massimo 10% in peso nanno un diametro inferiore a 0,006 mm.

Un'altra forma di realizzazione della composizione ‘reattiva seconuo l'invenzione, particolarmente adatta al caso particolare in cui si utilizza un filtro del tipo a tessuti filtranti (per esempio un filtro con manici) come mezzo di separazione meccanica dei prodotti di reazione precedentemente citati, è quella per la quale il diametro medio delle particelle è compreso tra 0,010 e 0,020 mrn e la pendenza granulometrica è compresa tra 1 e 3. Una variante preferita di questa altra forma di realizzazione dell'invenzione è quella nella quale almeno 90% in peso delle particelle hanno un diametro uguale o inferiore a 0,035 mm e al massimo 10% in peso delle particelle hanno un diametro inferiore a 0,005 mm.

La composizione reattiva secondo l'invenzione in generale viene octenuta mediante macinazione di una polvere grossolana di bicarbonato di sodio del commercio. La composizione della polvere e la sua granulometria hanno un ruolo imporrante nella qualità della composizione reattiva secondo l 'invenzione.

Secondo una forma di realizzazione parcicolarmenee raccomandata della composizione reattiva secondo l'invenzione, questa viene ottenuta mediante macinazione di una polvere cne comprende più di 98% (preferibilmente almeno 99%) in peso di bicarbonato do sodio e meno di 2% (preferibilmente al massimo 1%) in peso di monocarbonato di sodio e che presenta una distribuzione granulometrica tale per cui almeno 35% in peso delle sue particelle hanno un diametro inferiore a 0,500 mm e tale che al massimo 25% in peso delle sue particelle hanno un diametro inferiore a 0,040 mm. Secondo una variante areferica di questa forma di reai izzazione dell'invenzione, la polvere impiegata per la macinazione presenta una distribuzione granulometrica tale che per 100 unità ponderali di sue particelle, 85 unità hanno un diametro inferiore a 0,250 mm, da 50 a 70 unità hanno un diametro inferiore a 0,125 mm, da 30 a 50 unica hanno un diametro inferiore a 0,090 mm e meno di 25 unità hanno un diametro inferiore a 0,045 mm .

Nella forma di realizzazione particolarmente raccomanda:a ciie è stata appena descritta, le condizioni cella macinazione coscicuiscono un parametro importante. In particolare, è imporcanee regalare la macinazione per evitar; una decomposizione termica inopportuna oppure eccessiva del bicaroonato di sodio della polvere socco l'effetto del calore liberato dalla macinazione. ì parametri ottimali della macinazione sono direttamente collegati ad altri parametri, quale l'apparecchio di macinazione utilizzato, la granulometria della polvere sottoposta a macinazione e i suoi contenuti in bicarbonato e in monocarbonaco di sodio, la distribuzione granulometrica desiderata per la composizione reattiva secondo l'invenzione e ancne i suoi contenuti in bicarbonato e monocarbona co di sodio. In pratica, i parametri ottimali della macinazione possono venire determinati facilmente in ciascun caso particolare mediante un lavoro di routine in laboratorio.

Tutte le altre condizioni essendo uguali, la composizione reattiva secondo l'invenzione presenta una efficacia ottimale come reattivo di purificazione di un fumo dal cloruro di idrogeno e all'occorrenza da anidride solforosa. Questa efficacia si manifesta a livello dell'eccesso di composizione reattiva necessaria per decomporre una frazione definita del cloruro di idrogeno a dell’anidride solforosa del gas in rapporta alla quantità stechiometrica.

La composizione reattiva secondo l'invenzione trova una applicazione interessante per la purificazione dei fumi residui provenienti dall'incerierimenco di immondizie domestiche.

L'invenzione riguarda pertanco parimenti un procedimento per la purificazione di un fumo contenente cloruro di idrogeno secondo il quale nel fumo si introduce ad una temperatura compresa tra 125 e 500°C, una composizione reattiva conforme all'invenzione, elie contiene bicarbonato di sodio e si sottopone quindi il fumo a depolverizzazione.

del procedimene secondo l'invenzione , la cor.iposizione reattiva viene introdotta allo stato solido nel fumo. In generale, la composizione reattiva viene introdotta in un flusso del fumo che circola all'interno di una camera di reazione. In questa camera il bicarbonato di sodio decompone il cloruro di idrogeno del fumo formando cloruro di sodio. La depolverizzazione del fumo ha la funzione di estrarre le particelle di cloruro di sodio formate. Essa può venire realizzata mediante qualsiasi metodo noto opportuno, per esempio, mediante separazione meccanica in un ciclone, mediante filtrazione attraverso un tessuto filtrante oppure mediante separazione elettrostatica, della realizzazione del procedimento secondo l'invenzione, è necessario prevedere un tempo di reazione sufficiente del bicarbonato di sodio con il cloruro di idrogeno del fumo prima di sottomettere questo a depolverizzazione. in pratica, si è rivelato vantaggioso che la polverizzazione venga effettuata piu di due secondi (preferibilmente in un tempo compreso tra 2,5 e 6 secondi) uopo la fine dell'introduzione della composizione reattiva nel fumo.

il procedimento secondo l'invenzione trova un'applicazione particolarmente vantaggiosa per la purificazione di un fumo proveniente dall'incenerimento di immondizie domestiche. In questa applicazione particolare del procedimento secondo l'invenzione, il prodotto solido raccolto dalla depolverizzazione comprende in generale oltre al cloruro di sodio, solfato di sodio, metalli polivalenti allo stato metallico oppure combinato e anche carbonato di sodio. Questo prodotto solido può venire trattato nel modo descritto nella domanda internaziona l e di brevetto WO 93/04333 (S0LVAY (Società Anonima) .

Particolarità e dettagli dell'invenzione risulteranno dalla descrizione seguente dei disegni allegati .

La figura 1 mostra schematicamente un impianto di incenerimenco di immondizie domestiche nel quale si realizza il procacimento seconao l'invenzione.

Le figure 2 e 3 sono due diagrammi che riproducono le distribuzione granulometriche cumulative di due forme di realizzazione particolari della co..iposizione reattiva secondo V invenzione.

L'impianto di incenerimento rappresentato nella figura 1 comprende un forno di incenerimento 1 (rappresentato parzialmente), una caldaia di recupero 2, una camera di reazione tuoolare verticale 3, un dispositivo di depolverizzazione 4 e un camino 5. Il dispositivo di depolverizzazione 4 comprende un ciclone 6, seguito da una batteria 7 di filtri elettrostatici. Come variante, l'impianto può comprendere un filtro a tessuti filtranti per esempio un filtro a manici in sostituzione oppure a valle della batteria di filtri elettrostatici 7.

La camera di reazione 2 è dotata di un iniettore 3 collegato a un dispositivo di alimentazione 14 di una co:nposizione reattiva.

Durante il funzionamento dell’impianto della figura 1, il forno di incenerimento 1 cenerà un fumo caricato con cloruro 'di idrogeno, anidride solforosa e diverse i,npurezze gassose e solide, tra le quali vi sono metalli pesanti. Questo fumo lascia il forno 1, attraversa la caldaia 2 nella quale si recupera una parte del suo calore sensibile, quindi soocca tramite un condotto 3, nella parte inferiore della camera di reazione 3, al di sotto dell'iniettore 3. L'iniettore à peraltro viene alimentato con una composizione reatciva sotto forma di polvere conforme all'invenzione che proviene dal dispositivo di alimentazione 14 il cui funzionamento verrà spiegato piu avanti. Così nella camera 3 il fumo viene trattato con la composizione reattiva proveniente dall'iniettore S e ciò na come risultato di decomporre il cloruro di idrogeno e l'anidride solforosa del fumo con formazione di particelle di cloruro di sodio e di solfato di sodio. Alla uscita dalla camera di reazione 3, il fumo passa nel dispositivo di depolverizzazione 4 in cui si separano le sostanze solide che esso contiene, in particolare metalli pesanti e anche il cloruro e il solfato di sodio formati nella camera di reazione 3. il fumo purificato viene quindi trasferito bai quale al camino 5.

La composizione reattiva utilizzata per alimentare l'iniettore 8 proviene da un dispositivo di alimentazione 14. Questo comprende un silo 10 contenente una polvere di bicarbonato di sodio del commercio e un mulino 11 alimentato all'inizio del silo 10 tramite un distributore vibrante 12. Il mulino 11 è del tipo ad attrito nel quale l'energia di attrito viene comunicata alla sostanza da macinare per mezzo di una corrente d'aria

Il mulino comporta un organo di setacciatura . Esso é collegato all'iniettore 8 tramite un condotto 13.

òli esempi cne seguono servono a illustrare l'invenzione.

ESEMPIO 1

Si realizzato l'incenerimento di immondizie domestiche in un impianto industriale del tipo di quello descritto in precedenza riferendosi alla figura 1. In corrispondenza della sua uscita dal forno di incenerimento, il fumo presentava le seguenti caratteristiche:

Peraltro si è i.spiegata una polvere di bicarbonato ci sodio bel commercio che presenta le seguenti caratterisciche:

Questa polvere di bicarbonato di sodio del corninereio è stata macinata in un mulino ad attrito RTM 300-S, fabbricato da STiM s.n.c. Il funzionamento ael mulino è stato regolato in modo da ottenere una composizione reattiva che presenta la distribuzione granulometrica rappresentata nella figura 2 e la seguente composizione ponderale:

La figura 2 riproduce la distribuzione granulometrica cumulativa della composizione reattiva raccolta dal mulino. In questa figura, la scala delle ascisse rappresenta il diametro delle particelle, espresso in micron e la scala delle ordinate rappresenta la frazione ponderale cumulata espressa in 3⁄4 della porzione passata.

La composizione reattiva raccolta dal mulino è stata immediatamente iniettata tal quale nel fui,io con una portata cna corrisponde sostarzialmente a 1,6 moli di .NaHCO3 per mole di (WC1--5J J del fumo. Il fumo trattato successivamente è stato depoiverizzato su filtro elettrostatico.

Si è analizzata la composizione Gel fumo dopo il trattamento di purificazione e depalverizzali one:

ESEMPIO 2

5i é ripetuta la prova dell'esempio 1, con un fumo che presenta le seguenti caratteristiche all'uscita del forno di incenerimento:

Si è impiegala la medesima polvere di bicarbonato ai sodio del commercio come nell'esempio 1. Le condizioni della macinazione della polvere tuttavia sono state modificate in nodo da ottenere una composizione riattiva cue presenta la distribuzione granulometrica cumulativa rappresentata nella figura 3 (la scale, delle ascisse e delle ordinate sono identiche a quella della figura 2) e avente la seguente composizione ponderale:

La composizione reattiva raccolta dalla macinazione e stata immediata.nente iniettata tal quale nel fumo con una portata che corrisponde sostanzialmente a 1,2 moli di NaHCO3 per mole di HCl+SO2) del fumo. Il fumo trattato è stato quindi depolverizzato su un filtro a tessuti filtrati.

Si è analizzata la composizione del fumo dopo il trattamento di purificazione e di depolverizzazione:

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Composizione reattiva, solida, polverulenta per la purificazione di un gas contenente cloruro di idrogeno, detta composizione reattiva comprendendo più di 98% in peso di bicarbonato di sodio e meno di 2% in peso di carbonato di sodio e presentando una distribuzione granulometrica definita da un diametro medio delle particelle inferiore a 0,050 mi,ì e una pendenza granulometrica inferiore a 5.
2. Conposizione reattiva secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il contenuto ponderale in bicarbonato di sodio è almeno 99%, il con tenuto ponderale in mononocarbonato di sodio è almassimo 1%. il diametro medio delle particelle è al massimo uguale a 0,030 mm e la pendenza granulometrica è al massimo uguale a 3.
3. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il contenuto ponderale in bicarbonato di sodio è di 99 fino a 99,9% , il contenuto ponderale in mononocarbonato di sodio è di 0,1 fino a 1%, il diametro medio delle particelle è di 0,010 fino a 0,030 mm e la pendenza granulometrica è compresa tra 1 e 3.
4. Composiziona reattiva secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il diametro medio delle particelle è di 0,020 fino a 0,030 mm e la pendenza granulometrica è di 1,25 fino a 2,50. 5. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che essa è costituita da particelle delle quali almeno il 90% in peso hanno un diametro uguale oppure inferiore a 0,055 rum e delle quali al massimo 10% in peso hanno un diametro inferiore a 0,005 mm.
5. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 4 oppure b, che presenta la distribuzione granulometrica cumulativa rappresentata nella figura 2. 7. Composizione rea11iva secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto cne il diametro medio delle particelle è di 0,U10 fino a 0,02U mm e la pendenza granu1ometrica è co.ipresa tra 1 e 3. d. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che essa è costituita da particelle delle quali almeno il 90% in peso hanno un diametro uguale oupure inferiore a 0,035 mm e delle quali al massimo 10% in peso hanno,un diametro inferiore a 0,005 mm. 9. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 7 oppure 8, che presenta la distribuzione granulometrica rappresentata nella figura 3. 10. Composizione reattiva secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, ottenuta mediante macinazione di una polvere che comprende più di 98% in peso di bicarbonato di sodio e meno di 2% in peso di monocarbonato di sodio e che presenta una distriouzione granulometrica tale per cui almeno 85% in peso della sue particelle hanno un diametro inferiore a 0,500 mm e tale che al massimo 25% in peso della sue particelle hanno un diametro inferiore a 0,040 mm. 11. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal facto che la polvere presenta una distribuzione granulometrica tale cne, per 100 unita ponderali delle particelle, di unità hanno un diametro inferiore a 0,250 mm, ca 50 a 70 unità nanno un diametro inferiore a 0,125 mm, da 30 a 50 unità nanno un diametro inferiore a 0,090 mm e meno di 25 unità hanno un diametro inferiore a 0,045 mm. 12. Composizione reattiva secondo la rivendicazione 10 oppure 11, caratterizzata dal fatto che la polvere comprende almeno 99% in peso di bicarbonato di sodio e al massimo 1% in peso di monocarbonato di sodio. 13. Composizione reattiva secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12, per la purificazione di un fumo residuo proveniente dall'incenerimen to di immondizie domestiche. 14. Procedimento per la purificazione di un fumo contenente cloruro di idrogeno, secondo il quale si introduce nel fumo, ad una temperatura compresa era 125 e 6ùC°C, una compozione reattiva conforme ad una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13 e quindi si sottopone il fumo a una depolverizzazione. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto cne la depolverizzazione comprenda una separazione elettrostatica e che la composizione reattiva che viene introdotta nel fumo è conforme a una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che la depolverizzazione comprende una filtrazione attraverso ad un tessuto filtrante e cne la composizione reattiva che viene introdotta nel fumo è conforme a una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9. 17. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 16, caratterizzato dal fatto che la depolverizzazione del fumo viene realizzata più di 2 secondi dopo la fine dell'introduzione della composizione reattiva nel fumo. la. Procedimento secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che il tempo trascorso tra la fine dell'introduzione della composizione reattiva nel fumo e la depolverizzazione è compreso tra 2,5 e 6 secondi.