DE102006033281A1 - Verfahren zur Entwässerung von Abwasser - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasserströmen aus chemischen oder petrochemischen Anlagen, wobei eine aus mineralisierten Schadstoffen bestehende Feststofffraktion und eine schadstofffreie Gasfraktion erzeugt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entwässerung von mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasserströmen aus chemischen oder petrochemischen Anlagen.
• In der chemischen bzw. petrochemischen Industrie besteht häufig die Notwendigkeit, Gasströme von Sauergasen wie z. B. Kohlendioxid (CO₂), Schwefelwasserstoff (H₂S), Kohlenoxisulfid (COS) oder Mercaptanen zu reinigen, wenn diese Stoffe in den Endprodukten unerwünscht sind oder/und den weitern Verfahrensablauf behindern würden. Beispielsweise wird in einer Olefinanlage das durch Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes im Spaltofen erzeugte Spaltgas in einer Laugewäsche weitgehend von solchen Komponenten befreit, bevor es zur Trenneinheit weiter geleitet wird.
• Die aus der Laugewäsche abgezogene Ablauge ist mit schwefelhaltigen Substanzen und organischen Verbindungen, wie Ölen und Benzol, beladen, und stellt i.Allg. den problematischsten Abfall dar, der in einer Olefinanlage anfällt. In erster Linie liegt dies am hohen Sulfidgehalt der Ablauge, der – abhängig vom kohlenwasserstoffhaltigen Einsatz und der Charakteristik der Laugewäsche – bis zu 6Gew% betragen kann. Wenn sie in hohen Konzentrationen als Gas freigesetzt werden, führen Sulfide zu Geruchs- und Sicherheitsproblemen. Darüber hinaus können sie die Funktion der biologischen Abwasserbehandlungsstufe der Ethylenanlage beeinträchtigen, da sie für die dort eingesetzten Mikroorganismen ein starkes Gift darstellen.
• Die Ablauge wird daher einer Behandlung unterzogen, bei der die reaktiven Sulfide durch Oxidation in wasserlösliche Thiosulfate, Sulfite und Sulfate und die organischen Verbindungen im Wesentlichen in Wasser und Kohlendioxid umgewandelt werden. Hierzu wird die Ablauge nach dem Stand der Technik in einen Reaktor eingeleitet und dort mit Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gas, das als Oxidationsmittel dient, in intensiven Kontakt gebracht. Nach der Oxidation wird die Ablauge mit Schwefelsäure neutralisiert.
• Bei der Ablaugeoxidation nach dem Stand der Technik werden große Mengen von stark salzhaltigen Lösungen erzeugt, die einer Deponierung zugeführt werden müssen. Um die Deponiekosten zu reduzieren, werden diese Lösungen z. B. durch Flockung, Filtration oder Zentrifugierung eingedickt und so in einen Schlamm umgewandelt. Ein solcher Schlamm ist zwar stichfest, weist aber immer noch einen Wassergehalt von ca. 80Gew% auf, sodass der größte Teil der Deponiekosten nicht durch die Salze, sondern durch das im Schlamm enthaltene Wasser verursacht wird. In petrochemischen Großanlagen entstehen auf diese Weise täglich Schadstoffmengen im zweistelligen Tonnenbereich, die abgefüllt, transportiert und deponiert werden müssen. Wegen der großen Schadstoffmenge und der teuren Behandlungstechnik fallen für eine solche Abwasserbehandlungsanlage jährlich beträchtliche Kosten in Höhe von mehreren Millionen Euro an.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art aufzuzeigen, das es erlaubt, mit geringen Investitions- und Betriebskosten einem Abwasserstrom Wasser zu entziehen und dadurch gleichzeitig die zu deponierende Abfallmenge sowie deren Handling zu minimieren.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der mineralisierbare Schadstoffe enthaltende Abwasserstrom zumindest einer physikalischen Behandlung unterzogen wird, wobei eine aus mineralisierten Schadstoffen bestehende deponierbar Feststofffraktion und eine weitgehend schadstofffreie Gasfraktion erzeugt werden.
• Die Erfindung sieht vor, dass ein Gasstrom, bei dem es sich bevorzugt um ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch und besonders bevorzugt um Luft handelt, auf eine Temperatur eingestellt wird, die zwischen 100 und 1.000°C, bevorzugt zwischen 100 und 250°C liegt, und anschließend in intensiven Kontakt mit dem mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasser gebracht wird. Zweckmäßiger Weise wird das mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasser durch eine geeignete Einrichtung in kleine Tröpfchen zerstäubt, welche mit dem heißen Gasstrom ein Aerosol bilden. Handelt es sich bei dem heißen Gasstrom um ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch, wird der Sauerstoff von den Abwassertröpfchen absorbiert und reagiert mit oxidierbaren Schadstoffen zu unschädlichen, deponierbaren Substanzen. Unter dem Einfluss der Wärme des heißen Gasstroms werden die flüchtigen Bestandteile des Abwassers (vor allem Wasser) verdampft, wodurch ein Granulat aus mineralischen Feststoffen erzeugt wird.
• Die Feststoffe werden durch Schwerkraftabscheidung oder/und im Zyklon oder/und durch Filtrieren oder/und durch Wasserwäsche von der Gasfraktion, die weitgehend frei ist von Schadstoffen, getrennt und als Abfallstoffe einer Deponierung oder einer Weiterbehandlung zugeführt.
• Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Fließbettgranulator eingesetzt wird, wobei das mineralisierbare Schadstoffe enthaltende Abwasser als feiner Nebel auf einen Fluidisierungsboden aufgesprüht wird, durch den der heiße Gasstrom von unten in den Fließbettgranulator eingeleitet wird. Der größte Teil der gebildeten Feststoffe wird als wasserfreies Granulat aus dem Fließbettgranulator abgezogen, während ein kleinerer, mit dem von Schadstoffen weitgehend freien Gasstrom über Kopf ausgetragener Teil in einer geeigneten Vorrichtung zur Staubabtrennung, wie z. B. einem Filter oder einem Zyklon, entfernt wird. Der in der Staubabtrennung abgetrennte Staub wird zweckmäßiger Weise in den Fließbettgranulator zurückgeführt, wo er sich zu einem großen Teil an schwerere Feststoffteilchen anlagert und gemeinsam mit dem Granulat abgezogen wird.
• Eine weitere Ausgestaltung es erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Feststofffraktion vor der Deponierung in einen Ofen mit sauerstoffhaltiger Ofenatmosphäre verbracht wird, wo noch oxidierbare Bestandteile bei erhöhter Temperatur oxidiert werden. Als Ofen wird bevorzugt ein Drehrohrofen eingesetzt, der eine gute Durchmischung der Feststofffraktion mit der Ofenatmosphäre ermöglicht.
• Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die Behandlung von mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasserströmen ohne den Einsatz von Chemikalien und mit im Vergleich zum Stand der Technik erheblich geringerem technischem Aufwand. Da darüber hinaus auch die Menge der zu deponierenden Schadstoffe wesentlich kleiner ist, können die Abwässer mit deutlich reduzierten Investitions- und Betriebskosten behandelt werden.
• Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
  Das vorliegende Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur Entwässerung der Ablauge aus einer Sauergaswäsche. Durch die Verwendung von Luft als heißem Gasstrom werden schädliche Sulfide zu unschädlichen Stoffen oxidiert.
• Über die Leitung 1 strömt Ablauge der Laugepumpe P zu und wird über Leitung 2, mit erhöhtem Druck, in den Fließbettgranulator F eingeleitet. Durch die Düse D tritt die Ablauge oberhalb des Fluidisierungsbodens FB aus, wobei sie zu einem feinen Nebel zerstäubt wird.
• Über Leitung 3, das Luftgebläse G und Leitung 4 wird Luft zum Lufterhitzer L gefördert und dort auf 250°C erhitzt. Die heiße Luft wird über Leitung 5 weiter zum Fließbettgranulator F geleitet, wo sie an dessen Unterseite eintritt und durch den Fluidisierungsbodens FB weiterströmt. Die heiße Luft, die sich mit dem Ablaugenebel zu einem Aerosol mischt, bewirkt eine rasche Verdampfung des Wasseranteils und eine Oxidierung der oxidierbaren Stoffe der Ablaugetröpfchen. Aus den zurückbleibenden Feststoffteilchen bilden sich durch Anlagerung größere Partikel, die nach unten aus den Fluidisierungsboden FB sinken und von dort über Leitung 6 ausgetragen werden.
• Die Abluft, die den Fließbettgranulator F über Leitung 7 verlässt, wird zum Zyklon Z geführt, wo sie von mitgeführten staubförmigen Schadstoffteilchen befreit wird. Die gereinigte, nunmehr weitgehend schadstofffreie Abluft wir über Leitung 8 an die Umwelt abgegeben, während die abgetrennten Staubteilchen über Leitung 9 aus dem Zyklon Z zurück in den Fließbettgranulator F befördert werden, wo sie sich an größere Feststoffpartikel anlagern und mit dem Granulat ausgetragen werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Entwässerung von mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasserströmen aus chemischen oder petrochemischen Anlagen, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralisierbare Schadstoffe enthaltende Abwasserstrom zumindest einer physikalischen Behandlung unterzogen wird, wobei eine aus mineralisierten Schadstoffen bestehende Feststofffraktion und eine weitgehend schadstofffreie Gasfraktion erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mineralisierbare Schadstoffe enthaltende Abwasserstrom in intensiven Kontakt mit einem heißen Gasstrom gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom auf eine Temperatur eingestellt wird, die zwischen 100 und 1.000°C liegt, bevor er mit dem mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasser in Kontakt gebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom auf eine Temperatur eingestellt wird, die zwischen 100 und 200°C liegt, bevor er mit dem mineralisierbare Schadstoffe enthaltenden Abwasser in Kontakt gebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als heißes Gas ein Sauerstoff enthaltendes Gasgemisch verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als heißes Gas Luft verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens ein Fließbettgranulator verwendet wird.