PL64707Y1 - Urządzenie do stężania kwasu odpadkowego - Google Patents

Description

Opis wzoru Przedmiotem wzoru u zytkowego jest urz adzenie do st ezania kwasu odpadkowego produkowa- nego w zwi azku z oczyszczaniem gazu odlotowego lub pra zalniczego. Gor acy gaz powsta ly podczas procesów wytapiania i pra zenia rud siarczkowych i koncentratów zawiera g lównie dwutlenek siarki, metale ciezkie, arsen, chlorowce oraz inne sk ladniki. Wa znym jest, ze koncentrat spala si e tak ca lkowicie, jak to tylko mo zliwe, a zawarto sc tlenu w gazach spalinowych powsta lych podczas procesów wytapiania i pra zenia jest tak niska, jak to mo zliwe, poniewa z wysoka zawarto sc tlenu w gazach spalinowych prowadzi do zwi ekszonego tworzenia si e trójtlenku siarki, co dalej prowadzi do tworzenia kwasu odpadkowego w zwi azku z oczyszczaniem gazu. Odkryto, ze py l, a szczególnie py l zawieraj acy mied z katalizuje powstawanie SO 3 . Prawdopodobnie SO 3 tworzy sie w kotle na ciep lo odpadkowe, a w celu zapobie zenia temu, konieczne jest, aby zawartosc tlenu w gazach spalinowych by la niska, a ilo sc uchodz acego powietrza by la jak najmniejsza. Urz adzenia do oczyszczania gazu powsta lego podczas procesów wytapiania i pra zenia mog a by c podzielone na urz adzenia do oddzielania na sucho i oddzielania na mokro. Urz adzenia do oddzie- lania na sucho stosuje si e w zwi azku z wytapianiem i pra zeniem, kiedy to gaz wydmuchiwany z prze- strzeni gazów spalinowych jest zasadniczo pierwszym kierowanym do kot la na ciep lo odpadowe, gdzie cz esc gazu jest odzyskiwana. Nast epnie gaz jest kierowany do elektrofiltru. Znaczna cz es c me- tali ciezkich zawartych w gazie, wy laczaj ac rt ec i jej zwi azki, jest oddzielana w sch ladzaczu. Powsta ly gaz jest cz esto kierowany do wytwarzania kwasu siarkowego i w takim przypadku oddzielanie na mo- kro ma miejsce w fabryce kwasu siarkowego, skruberach, p luczkach wie zowych oraz mokrych elektro- filtrach. Celem oczyszczania gazu na mokro jest nast epnie sch ladzanie gazu adiabatycznie do odpo- wiedniej temperatury przy jednoczesnym oddzielaniu z gazu sta lych i lotnych zanieczyszcze n, takich, jak metale ci ezkie, chlorowce, arsen i selen. W zwi azku z oczyszczaniem na mokro, SO 3 jest wymy- wany z gazu jako kwas odpadkowy, gdy dochodzi do kontaktu z wod a. Ilosc powsta lego odpadkowe- go kwasu jest rz edu 1-4% ilo sci dwutlenku siarki poddanego oczyszczaniu na mokro, a zawarto sc w nim H 2 SO 4 jest rz edu 25-35%, inaczej znanego jako rozcie nczony odpadkowy kwas siarkowy. Od- dzielanie na mokro zasadniczo odbywa si e jako oczyszczanie w przeciwpr adzie, tak, ze czysta woda jest kierowana do ostatnich p luczek wie zowych, z których przep lywa i obiega pozosta le p luczki wie- zowe a z do pierwszej, do której wprowadzany si e gor acy gaz. Sch lodzony, czysty strumie n gazu kie- rowany jest od ostatniej wie zy przez elektrofiltr mokry i wie ze suszarnicz a do wytwarzania produktów ko ncowych, takich, jak kwas siarkowy, p lynny dwutlenek siarki lub siarka pierwiastkowa. Kwas odpad- kowy uzyskiwany w pierwszej wie zy jest kierowany do st ezania. Powstaj acy kwas odpadkowy jest uwa zany za niebezpieczny odpad z powodu zawarto sci za- nieczyszcze n, a koszt ponoszony z powodu wytwarzania odpadów powinien by c tak niski, jak to mo z- liwe. Rozcie nczony kwas odpadkowy powinien by c st ezony do ko ncowej obróbki. St ezanie przepro- wadza si e za pomoc a aparatów wyparnych, takich, jak wyparki pró zniowe i wyparki zanurzeniowe, do ko ncowego st ezenia oko lo 70-80% wagowo H 2 SO 4 . Zasadniczo stosuje si e wyparki pró zniowe jako aparaty wyparne na pierwszym etapie, kiedy kwas odpadkowy st ezany jest do zawarto sci oko lo 50% wagowo H 2 SO 4 . Jasne jest, ze przy u zyciu wyparki pró zniowej mo zliwe jest osi agni ecie nawet wi ek- szego st ezenia chyba, ze istniej a inne czynniki powoduj ace problemy, na przyk lad krystalizacja arse- nu. W wi ekszo sci przypadków stezanie jest kontynuowane za pomoc a wyparek zanurzeniowych, kiedy to osi aga si e wy zej wymienione st ezenie ko ncowe. Ko ncowa obróbka mo ze by c na przyk lad praktycz- nym zastosowaniem rozk ladu termicznego w osobnym piecu. Dokument patentowy FI-103517 opisuje instalacj e realizuj ac a ko ncow a obróbk e, gdzie st ezony kwas odpadkowy jest dostarczany do wisz ace- go pieca do wytapiania. Przedmiotem wzoru u zytkowego jest urz adzenie do st ezania kwasu odpadkowego w zwi azku z oczyszczaniem gazów powstaj acych w procesach wytapiania i pra zenia rud siarczkowych i koncen- tratów, gdzie gor acy gaz jest oczyszczany najpierw za pomoc a oddzielania na sucho, w kotle na cie- p lo odpadowe i w elektrofiltrze, a potem oddzielania na mokro. Istota wzoru u zytkowego polega na tym, ze urz adzenie do oczyszczania na mokro zawiera, pa- trz ac w kierunku przep lywu gazu, pierwsz a wie ze st ezeniow a i trzy p luczki wie zowe. Korzystnie, ostatnia p luczka wie zowa jest wyposa zona w sch ladzacz wody.PL 64 707 Y1 3 Urz adzenie wed lug wzoru zawiera równie z wypark e zanurzeniow a, po laczon a z wie za st eze- niow a, zatezaj ac a kwas odpadkowy powstaj acy w wie zy st ezeniowej a druga p luczka wie zowa jest wyposa zona w doprowadzenie swie zej wody. Za pomoc a opracowanego urz adzenia mo zliwe jest zmniejszenie kosztów stezania kwasu od- padkowego i uproszczenie procesów obróbki. Gor acy gaz, którego temperatura wynosi oko lo 250-400°C, przep lywaj ac przez kocio l na ciep lo odpadowe oraz elektrofiltr (oddzielanie na sucho) z pieca do wytapiania lub pieca pra zalniczego, jest sch ladzany przez kontakt z rozcie nczonym kwasem odpadkowym. Podczas tego kontaktu, zwi eksza sie stezenie kwasu odpadkowego, a gaz sch ladzany jest jednocze snie. Rozcie nczony kwas odpadkowy, który powstaje podczas oczyszczania gazu w przeciwpr adzie i który dosta l si e do dolnej cz esci p luczki wie zowej, pierwszej, patrz ac w kierunku przep lywu gazu, jest ponownie wprowadzany do obiegu do górnej cz esci wie zy st ezeniowej, a gor acy gaz prowadzony jest do ni zszej cz esci wie zy. Przedmiot wzoru u zytkowego jest przedstawiony w na rysunku, na którym pokazano konstruk- cje urz adzenia do st ezania kwasu odpadkowego wed lug wzoru. Rysunek przedstawia budow e urz adzenia do st ezania kwasu odpadkowego, w którym gor acy gaz prowadzony jest z pieca do wytapiania lub pieca pra zalniczego przez oddzielanie na sucho (nie pokazane na rysunku) do oddzielania na mokro, kiedy gaz i ciecz myj aca przemieszczaj a si e w prze- ciwpr adzie. Przep lyw gazu jest przedstawiony za pomoc a szerokich strza lek, a wody p luczkowej/kwasu odpadkowego za pomoc a czarnych strza lek. Wed lug wzoru, urz adzenie obejmuje lini e oddzielania na mokro, odnosz ac a si e do gazu, która ma wie ze stezeniow a 4, która znajduje si e na linii oczyszczania przed pierwsz a p luczk a wie zow a 1. P luczki wie zowe s a ponumerowane zgodnie z kierunkiem prze- p lywu gazu i s a oznaczone odpowiednio odno snikami 1, 2, 3. Temperatura gor acego gazu wynosi oko lo 300°C i jest on sch ladzany przez rozcie nczony kwas odpadkowy, którego zawarto sc ma oko lo 30% wagowo H 2 SO 4 , uzyskiwanego z pierwszej p luczki wie zowej 1. Ilosc gazu kierowanego do wie zy st ezeniowej 4 jest dostosowywana w taki sposób, aby kwas odpadkowy móg l by c stezany do pozadanego st ezenia, preferowane jest stezenie oko lo 50% wago- wo, którego temperatura wrzenia wynosi oko lo 120-130°C. Wi ec, podczas st ezania kwasu odpadko- wego, gaz sch ladza si e do swojej temperatury w wie zy st ezeniowej 4. W tym urz adzeniu, wie za st e- zeniowa 4 zast epuje zazwyczaj poprzednio u zywan a wypark e pró zniow a. Aby mo zna by lo zwi ekszy c stezenie kwasu odpadkowego, na przyk lad od st ezenia 30% do st e- zenia 50% H 2 SO 4 i aby gaz sch lodzi l si e z temperatury 300°C do temperatury oko lo 125°C, proporcja zasilania gazu i kwasu odpadkowego wynosi 6-7 m 3 gazu/ 1 kg kwasu odpadkowego. St ad, mo zna obli- czy c, ze, na przyk lad, oko lo 47000 Nm 3 /h gazu mo ze s lu zy c do st ezenia 5 m 3 /h kwasu odpadkowego. Kwas odpadkowy mo ze by c dalej st ezany, jak pokazuje strza lka skierowana w dó l od wie zy st ezeniowej 4, wed lug której kwas odpadkowy jest kierowany do wyparki zanurzeniowej 5, gdzie jest st ezany do zawarto sci 70-80% wagowo H 2 SO 4 . St ezony kwas siarkowy odpadkowy kierowany jest do ko ncowej obróbki. Nale zy zauwa zy c, ze wy zej wymieniona zawarto sc 50% wagowo w zadnym przy- padku nie stanowi absolutnej granicy st ezania kwasu siarkowego odpadkowego w wie zy st ezeniowej 4, ale, je zeli pojemno sc cieplna gazu i ilo sc kwasu siarkowego odpadkowego maj a odpowiednie pro- porcje, kwas siarkowy odpadkowy mo zna st eza c w tej samej wie zy do ko ncowego st ezenia do 70- 80% wagowo H 2 SO 4 . Przy st ezeniu 75% wagowo temperatura wrzenia kwasu odpadkowego i tempe- ratura skraplania gazu wynosz a okolo 150°C. Zgodnie ze standardow a praktyk a kwas siarkowy odpadkowy sch ladza si e pomi edzy etapami odparowania. Dowiedziono, ze przy odpowiednich rozwi azaniach technicznych, mo zna unikn ac sch la- dzania, a gor acy, oko lo 50% wagowo kwas odpadkowy mo ze by c kierowany bezpo srednio do dalsze- go stezania albo z pomoc a gazu pra zalniczego/odlotowego albo wyparki zanurzeniowej. St ad powsta- ja oszcz edno sci wymaganej energii cieplnej. Je zeli jednak roztwór kwasu siarkowego odpadkowego jest sch ladzany, warto przeprowadzi c to jako przeciek do ju z sch lodzonej wi ekszej ilo sci kwasu siar- kowego odpadkowego. Zmniejsza to problem korozji wymienników ciep la. Jak pokazano na rysunku, regularne oczyszczanie gazu tradycyjnie odbywa si e w p luczkach wie zowych, których liczba mo ze by c ró zna, ale wedlug wzoru zastosowano trzy. Swie za woda u zywa- na do oczyszczania jest zazwyczaj kierowana najpierw do drugiej od ko nca, w tym przypadku do dru- giej p luczki wie zowej oznaczonej oznacznikiem 2, gdzie rozcie nczony kwas siarkowy odpadkowy two- rzy si e jako rezultat wymywania z gazu kwasu siarkowego. Rozcie nczony kwas siarkowy odpadkowy kieruje si e z drugiej p luczki wie zowej 2 do pierwszej p luczki wie zowej 1, gdzie kontynuuje si e st ezaniePL 64 707 Y1 4 do wy zej wspomnianego oko lo 30% wagowo H 2 SO 4 . W pierwszej p luczce wie zowej 1 gaz sch ladza sie adiabatycznie, to znaczy ciep lo nie jest ani dodawane ani zabierane z wie zy, ale cieplo z gazu jest przekazywane do wody p luczkowej/kwasu odpadkowego, które paruj a. Liczba p luczek wie zowych musi by c jednak odpowiednia do usuwania chlorowców. Zasadniczo jednak wystarczaj a trzy seryjne etapy oczyszczania opieraj ace si e na zasadzie przeciwpr adu. W kierunku przep lywu gazu w ostatniej p luczce wie zowej 3, gaz lub roztwór p luczkowy s a sch ladzane za pomoc a wody ch lodz acej doprowadzanej do sch ladzacza wody 6. W ostatnim etapie oczyszczania poziom zanieczyszcze n powinien by c odpowiednio niski. Mo zna to kontrolowa c, przez utrzymywanie zawarto sci kwasu siarkowego w roztworze p luczkowym na poziomie mniejszym ni z 1% w ostatniej p luczce wie zowej w stosunku do kierunku przep lywu gazu. Woda ch lodz aca i woda kon- densacyjna z gazu s a od niego oddzielane i kierowane do st ezania. Oczyszczony gaz kierowany jest do procesów produkcyjnych, polegaj acych na wytwarzaniu czystego kwasu siarkowego lub innego produktu. Jak dowiedziono powy zej, st ezanie kwasu siarkowego odpadkowego do jego ko ncowej koncen- tracji mo ze by c przeprowadzone w wie zy st ezeniowej 4. PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Claims (1)

1.