PL154980B1

PL154980B1 - Sposób oczyszczania gazów spalinowych oraz układ technologiczny do oczyszczania gazów spalinowych

Info

Publication number: PL154980B1
Application number: PL26548987A
Authority: PL
Priority date: 1987-05-04
Filing date: 1987-05-04
Publication date: 1991-10-31
Also published as: PL265489A1

Description

RZECZPOSPOLITA OPIS PATENTOWY 154 980

POLSKA

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 87 05 04 (P. 265489)

Int. Cl.⁵ B01D 53/14 B01D 53//34

URZĄD

PATENTOWY

RP

Pierwsszństwo--Zgłoszenie ogłoszono: 88 11 10

Opis patentowy opublikowano: 1992 02 28

Twórcy wynalazku: Mieczysław Porębski, Barbara Brzozowska, Wojciech Krużewski, Piotr Skubała

Uprawniony z patentu: „Biotechnika“ Biuro Projektowe i Innowacyjno-Wdrożeniowe, Koszalin (Polska)

Sposób oczyszczania gazów spalinowych oraz układ technologiczny do oczyszczania gazów spalinowych

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania gazów spalinowych oraz układ technologiczny do oczyszczania gazów spalinowych z tlenków azotu i siarki, pochodzących z procesów spalania paliw stałych i płynnych w urządzeniach energetycznych np. w kotłowniach.

Wzrastająca emisja gazów i pyłów powstających podczas spalania paliw stałych i płynnych stanowi coraz większy problem w krajach przemysłowych. Obecnie, ogólna emisja do atmosfery dwutlenku siarki w krajach wysoko uprzemysłowionych sięga rzędu kilkudziesięciu milionów ton rocznie.

Spośród wielu stosowanych metod, pozwalających na neutralizację lub odzysk tworzących się w trakcie spalania produktów, najczęściej stosowane są metody sorpcyjne. Znany jest np. sposób usuwania związków azotu i siarki z gazów, takich jak paliwa gazowe, polegający na niskotemperaturowej absorpcji w metanolu wszystkich zanieczyszczeń. Metoda ta nie jest selektywna.

Znany jest także sposób oczyszczania gazów zawierających dwutlenek siarki przez adsorbowanie SO2 na węglu aktywnym i katalityczne utlenianie go do SO3. Jako katalizator utlenienia SO2 do SO3 stosowano np. katalizatory wanadowe, żelazowe lub platynowe. Końcowym produktem byl kwas siarkowy.

W innym znanym procesie, SO2 usuwa się z gazów spalinowych przez kontaktowanie ich z roztworem kwasu tellurowego. W procesie tym następuje utlenienie SO2 do SO3 i po absorpcji otrzymuje się kwas siarkowy. Znany układ do oczyszczanaia gazów spalinowych posiada wieże zraszające z wypełnieniem i może być stosowany tylko do utylizacji SO2.

Sposób według wynalazku jest procesem umożliwiającym oczyszczenie gazów spalinowych zarówno z tlenków azotu jak i siarki, który ponadto pozwala na uzyskanie nawozów potasowych oraz znacznych ilości ciepła nadającego się do wykorzystania.

Sposób według wynalazku polega na tym, że gazy spalinowe, pochodzące ze spalania paliw stałych i/lub płynnych, po ochłodzeniu ich do temperatury co najwyżej 40°C poddaje się działaniu

154 980 tlenu, utleniając tlenki azotu, po czym zrasza się wodnym roztworem utleniająco-adsorpcyjnym stanowiącym produkt reakcji telluru, nadtlenku wodoru i wodorotlenku potasu użytego w ilości zapewniającej całkowite przereagowanie z tlenkami azotu i siarki, przy czym powstający z powrotem pierwiastkowy tellur zawraca się do procesu, a z otrzymanego roztworu odzyskuje się siarczan i azotan potasu, ewentualnie z dodatkiem azotynu potasu.

Gazy spalinowe chłodzi się dwustopniowo, zwłaszcza zimną wodą użytkową, a ogrzaną w ten sposób wodę korzystnie kieruje się do wykorzystania np. w sieci.

W procesie według wynalazku, gazy po ochłodzeniu do temperatury co najwyżej 40°C doczyszcza się przez usunięcie pyłu o wielkości cząstek poniżej 10μ i utlenia się tlenem zawarte w nich tlenki azotu, głównie do NO2. Etap utleniania tlenków azotu można prowadzić w szerokim zakresie ciśnień, jednakże wysokie wydajności uzyskuje się przy podwyższonym ciśnieniu, zwłaszcza wynoszącym 5 MPa i wyższym.

Następnie gaz zrasza się wodnym roztworem utleniająco-adsoprcyjnym stanowiącym produkt reakcji Te, H2O2 i nadmiaru KOH. Ilość KOH zależy od ilości tlenków azotu i siarki w gazach spalinowych.

Roztwór utleniająco-adsorpcyjny korzystnie zawiera foTeOe i KOH. W etapie tym następuje utlenienie SO2 do SO3 za pomocą K2TeO3 i sorpcja SO3 wraz z tlenkami azotu (NO2, NO) we mgle roztworu KOH. W wyniku tego procesu - poprzez szereg reakcji pośrednich (tworzenie węglanu potasu, utlenianie SO2 do SO3 i redukcja telluru, reakcja H2SO4 z K2CO3, reakcja tlenków azotu z KOH) - odzyskuje się pierwiastkowy tellur, który zawraca się do obiegu, natomiast z roztworu wyodrębnia się mieszaninę K2SO4 i KNO3 ewentualnie z dodatkiem KNO2, stanowiącą nawóz sztuczny. Tak więc do procesu (oprócz gazów spalinowych zawierających między innymi SO2 i tlenki azotu) wprowadza się Te, kOh, H2O2,02 i H2O, a jako produkty otrzymuje się: Te, K2SO4, KNO3 ewentualnie w mieszaninie z KNO2. Uzyskana ponadto ciepła woda użytkowa jest zawracana do wykorzystania np. w sieci ciepłowniczej.

Układ według wynalazku posiada zespół dwustopniowego chłodzenia i doczyszczania gazów składający się z dwóch chłodnic oraz skrubera mokrego, strefę utleniania tlenków azotu znajdującą się między skruberem a wieżami zraszającymi bez wypełnienia, połączonymi z zespołem zbiorników - filtrów i reaktorem oraz wyparkę i krystalizator.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest możliwość regeneracji telluru i użycie go wielokrotnie w obiegu zamkniętym, eliminacja tlenków azotu i siarki w postaci mieszaniny soli stanowiącej nawóz sztuczny oraz odzyskanie ciepła w postaci podgrzanej wody (do około 55°C), co zwiększa wydajność kotłowni do około 18%.

Wynalazek jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat blokowy układu technologicznego do usuwania tlenków azotu i siarki z gazów spalinowych. Na schemacie tym linią ciągłą oznaczono obieg gazu, linią przerywaną:-----obieg substratów i produktów, lii^iąą--------obieg wody chłodzącej, a linią

—.—.—.—.— wodę ze skrubera.

Układ według wynalazku posiada zespół dwustopniowego chłodzenia i doczyszczania gazów z pyłu składający się z chłodnicy 1 i 2 oraz skrubera mokrego 3. Między skruberem 3 a wieżami zraszającymi 5' i 5 nie zawierającymi wypełnienia, znajduje się strefa 4 utleniania tlenków azotu. Wieże 5' i 5 są połączone z zespołem zbiorników - filtrów 6, z których filtrat kieruje się do zespołu 8 składającego się z wyparki i krystalizatora oraz reaktorem 7.

Gazy spalinowe np. z kotłowni opalanej węglem kamiennym lub olejami wprowadza się do chłodnic 1 i 2, gdzie są chłodzone zimną wodą, korzystnie użytkową, do temperatury co najwyżej 40°C. Gazy po ochłodzeniu doczyszcza się z pyłów w skruberze mokrym 3 i kieruje do strefy 4, gdzie następuje utlenianie tlenków azotu z wytworzeniem głównie NO2. Ze strefy 4 gaz wprowadza się do wież zraszających 5', 5, bez wypełnienia, w których jest on zraszany roztworem z reaktora 7. Roztwór zraszający, po procesie utleniania i adsorpcji oraz po cyrkulacji przez zespół filtrów 6 zostaje pozbawiony odzyskanego w reakcji telluru, który kieruje się z powrotem do reaktora 7, a filtrat odparowuje się i krystalizuje w zespole 8. Oczyszczony gaz, po wyjściu z wieży 5 poprzez wentylator sztucznego ciągu 9 odprowadza się kominem 10 do atmosfery.

Przykład . Gaz spalinowy (30,8 m³/s) z kotłowni zawierający 1,5% wagowych związków siarki oraz 0,75% wagowych tlenków azotu po odpyleniu chłodzi się do temperatury co najwyżej 40°C. Następnie doczyszcza się przez usunięcie pyłu o wielkości cząstek poniżej 10 μ i utlenia się tlenem (32.6 m³/h) przy ciśnieniu 5 MPa. W reaktorze przygotowuje się mieszaninę Te (350 kg/h),

154 980 3

30% Η2Ο2 (620 dm³/h), KOH (658 kg/h) i H2O (6 800 dm³/h). Roztworem otrzymanym po przereagowaniu składników zrasza się gaz usuwając tlenki azotu i dwutlenek siarki. Produktami są: Te (350 kg/h), H2O (7 500 dm³/h), K2SO4 (950 kg/h), KNO3 (35 kg/h) i KNO2 (35 kg/h).

Bilans cieplny:

— Ciepło wydzielone podczas utleniania tlenków azotu: Q = 164 580 kJ/h.

— Ciepło wydzielone w reaktorze: Q —1 531 447 kJ/h.

— Ciepło wydzielone w wieżach zraszających: Q — 855 094 kJ/h.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób oczyszczania gazów spalinowych, pochodzących z procesów spalania paliw stałych i/lub płynnych, z tlenków azotu i siarki, obejmujący traktowanie gazu wodnym roztworem utleniająco-adsorpcyjnym, znamienny tym, że gazy spalinowe po ochłodzeniu do temperatury co najwyżej 40°C poddaje się działaniu tlenu, utleniając tlenki azotu, a następnie zrasza się wodnym roztworem utleniająco-adsorpcyjnym, stanowiącym produkt reakcji telluru, nadtlenku wodoru i wodorotlenku potasu użytego w ilości zapewniającej całkowite przereagowanie z tlenkami azotu i siarki, przy czym powstający z powrotem pierwiastkowy tellur zawraca się do procesu, a z otrzymanego roztworu odzyskuje się mieszaninę siarczanu i azotanu potasu ewentualnie z domieszką azotynu potasu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gazy spalinowe chłodzi się dwustopniowo, zimną wodą użytkową, a ogrzaną wodę kieruje się do sieci.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako wodny roztwór utleniającoadsorbujący stosuje się wodny roztwór zawierający telluryn potasu i wodorotlenek potasu.

4. Układ technologiczny do oczyszczania gazów spalinowych, znamienny tym, że posiada zespół dwustopniowego chłodzenia i doczyszczania gazów składający się z dwóch chłodnic (1) i (2) oraz skrubera mokrego (3), strefę (4) utleniania tlenków azotu, znajdującą się między skruberem (3) a wieżami zraszającymi (5'), (5), bez wypełnienia, połączonymi z zespołem zbiorników - filtrów (6) i reaktorem (7) oraz zespół (8) składający się z wyparki i krystalizatora.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł