NL8802265A - Werkwijze en inrichting voor het wassen van verontreinigende stoffen uit een stroom uitlaatgas. - Google Patents

Description

’ γ Ν.0. 35383 ^

Werkwijze en inrichting voor het wassen van verontreinigende stoffen uit een stroom uitlaatgas»_

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en een inrichting voor het wassen van verontreinigende stoffen uit een stroom uitlaatgas, hetzij uit een ketel installatie hetzij uit een cementoven, waarbij de met de stroom omgezette stoffen ten minste goedaardig worden 5 gemaakt en in vele gevallen door de reactie worden omgezet tot bruikbare produkten.

Het wassen van verontreinigende stoffen van uitlaatgas is in het algemeen kostbaar, met aanzienlijke terugkeer naar het milieu, maar weinig of geen economische winst, tenzij het mogelijk is door het was-10 sen op een andere wijze afvalprodukten tot bruikbare produkten om te zetten. De kosten van de oorspronkelijke apparatuur zijn hoog. Voorts zijn de stoffen voor het wassen, zoals de oxiden, carbonaten of hydro-xiden van alkalimetaal- en/of aardalkalimetalen een blijvende uitgave.

Bovendien draagt verwijdering van de reactieprodukten afkomstig van de 15 reactie van de wasstoffen met het uitlaatgas aan blijvende kosten bij, in het bijzonder wanneer de produkten toxische bestanddelen bevatten.

Het gebruik van alkalimetaal- of aardalkalimetaalprodukten, als vaste stoffen of in een suspensie of in een oplossing, voor het wassen (verwijdering van zwavel- en stikstofoxiden) van uitlaatgas is reeds 20 vele jaren bekend. Bijvoorbeeld beschrijft Mehlmann (1985, Zement-Kalk-Gips uitgave B) het gebruik van gehydrateerde of verpoederde kalksteen bij temperaturen tot 1100°C, of van sproeidroging met gehydrateerde kalk; en Ayer (1979, EPA-600/7-79-167B) beschrijft het gebruik van kalk om uitlaatgas van een verwarmingsinstallatie te wassen. Kalk kan in de 25 vulling van ovens met een geflufdiseerd bed voor hetzelfde doel worden opgenomen. In het algemeen vormen de oxiden van koolstof, zwavel en stikstof, aanwezig in het uitlaatgas, indien omgezet met water, zuren, met inbegrip van zwavelzuur, zwaveligzuur, salpeterzuur en koolzuur. De aanwezigheid en hoeveelheden van elk hangen van de aanwezige oxiden, de 30 beschikbaarheid van zuurstof en de reactieomstandigheden af. Wanneer deze zuren worden omgezet met de oxiden, hydroxiden of carbonaten van alkalimetaal- of aardalkalimetalen, worden zouten van de componenten gevormd. Bijvoorbeeld zal zwavelzuur met in kalksteen aanwezig calcium-carbonaat reageren onder vorming van calciumsulfaat.

35 Voorzieningen voor de verzameling van stof, die toegepast worden bij cement of kalk fabricerende ovens, verwijderen deeltjesvormig materiaal uit de ovenuitlaat. Tot dit deeltjesvormig materiaal behoort cal- .8802265 V * 2 * ciumcarbonaat, calciumoxide en de oxiden en carbonaten van andere meta len, afhankelijk van de samenstelling van de toevoer naar de oven. Twee elementen, die vaak in het ovenstof aanwezig zijn, zijn kalium en natrium. Deze elementen belemmeren of voorkomen het opnieuw gebruik van 5 het ovenstof als oventoevoer, aangezien zij de eigenschappen van het eindprodukt storen, en het stof wordt derhalve weggedaan. Deze voorzieningen voor de verzameling van stof verwijderen niet voldoende gasvormige verontreinigende stoffen uit de uitlaatstroom en afzonderlijke wasinrichtingen moeten worden verschaft, wanneer voorkomen moet worden, 10 dat zij in de atmosfeer komen.

Nu terugkerende naar ketel installaties; een groeiend aantal ervan wordt gevoed door verbranding van biologische produkten (hierna gezamenlijk "biomassa") met inbegrip van hout, pek of gewasresten, waarbij er weinig of geen produktie van zwavel oxiden is en daarvoor is geen 15 wasbehandeling van de gasvormige componenten van het uitlaatgas nodig of wordt niet uitgevoerd. Anderzijds bevat de as, die bij deze bewerkingen wordt gevormd, een aanzienlijke hoeveelheid alkalimetaal- en aardalkalimetalen, die gewoonlijk als het oxide voorkomen, of, indien bevochtigd en/of omgezet met kooldioxide, als het hydroxide of het car-20 bonaat, of wellicht als gehydrateerde zouten ervan.

Gevonden werd, dat cementstof uit een cementoven en de as uit ketel installaties, waarbij alkalimetaal- en aardalkalimetaal oxiden, -hy-droxiden en/of -carbonaten een aanzienlijke hoeveelheid van de as zijn, gebruikt kunnen worden bij een werkwijze voor het wassen van uitlaatgas 25 in plaats van de hierboven vermelde gebruikelijke stoffen, dus gebruik maken van een ander afvalprodukt als substituut voor dure produkten, die gekocht moeten worden.

Andere afvalprodukten zijn eveneens voor dit doel geschikt. Industrieel of gemeentelijk afval, as of bijprodukten van verbrandingsin-30 stallaties, die kalium of natrium of andere oplosbare zouten bevatten, die, indien in water opgelost, een basische (hoge pH) oplossing opleveren en die, uit het afval of het bijprodukt teruggewonnen, een economisch voordeel verschaffen, zijn eveneens geschikt.

In de volgende beschrijving en conclusies wordt as afkomstig van 35 de verbranding van biomassamateriaal en industrieel of gemeentelijk afval of andere bijprodukten, bruikbaar bij de hierin beschreven en geclaimde werkwijze, collectief geïdentificeerd door de algemene term "as". Cementstof en as, geschikt voor dit doel, zullen gezamenlijk hierna "neutraliserend materiaal" worden genoemd.

40 Helaas moet het onoplosbare deel van omgezette as gewoonlijk nog . 8802265 3 als afval van de hand worden gedaan, bijvoorbeeld in de meeste ketel-toepassingen, zal dit niet voor enig ander doel bruikbaar zijn. Het af-valmateriaal zal echter niet langer een alkalisch materiaal zijn en zal in de meeste gevallen beschikbaar zijn als goedaardige gewone vulstof 5 of kan in sommige stortterreinen als bedekkingsmateriaal worden gebruikt. In sommige gevallen kan het, wanneer de samenstelling van het residu en de transportkosten het toelaten, gebruikt worden als ruwe toevoer van een cementoven. In sommige andere situaties kan het onoplosbare deel van het wasprodukt, zoals het nu is, worden gebruikt voor 10 de fabricage van calciumsulfaat of gips, of als een minerale vulstof.

In gevallen, waar de voorziening, die de as produceert, niet zelf ook een ketel installatie heeft, die een uitlaatgas produceert met een hoog zwavel gehalte, waarbij een wasbehandeling nodig is, kan de as naar andere ketel installaties worden getransporteerd, die een dergelijk pro-15 bleem hebben, of naar installaties, waar gebruik van een brandstof met een hoger zwavel gehalte een economisch voordeel zou opleveren. Bovendien kunnen, omdat as afkomstig van biomassamateriaal in het algemeen kalium en andere alkalimetaal- en aardalkalimetaalzouten bevat, die door het gebruik van warmtebronnen van uitlaatgas of ander afval terug-20 winbaar zijn, de resulterende alkalimetaal- en aardalkalimetaalzouten een waardevol bijprodukt van de werkwijze zijn.

Volgens de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het wassen van de hete stroom uitlaatgas van een ketel installatie of van een cementoven, die verontreinigende stoffen bevat, die een of meer van de 25 zure oxiden van zwavel, stikstof en koolstof en verbindingen van elk van de halogenen bevatten, door daarmee een neutraliserend materiaal te laten reageren, met het kenmerk, dat het neutraliserende materiaal deeltjesvormig materiaal of oplossingen ervan bevat, die als vaste stoffen een of meer alkalimetaal- en aardalkalimetaalzouten bevatten, 30 die, indien gemengd met water, een basische oplossing (pH groter dan 7) zullen vormen en voorts gekenmerkt door het mengen van het deeltjesvormige materiaal of een oplossing daarvan met water om een basische oplossing te vormen tezamen met eventueel in het deeltjesvormige materiaal aanwezige oplosbare componenten; en de stroom uitlaatgas met de 35 basische oplossing in contact te brengen, waardoor de daarin aanwezige verontreinigende stoffen met het daarin aanwezige water worden omgezet onder vorming van zuren, en voorts de laatstgenoemden met eventuele oxiden, hydroxiden en carbonaten van alkalimetaal en aardalkalimetalen daarin afkomstig van het deeltjesvormige materiaal of oplossing daarvan 40 om te zetten onder vorming van een zoutoplossing van een of meer van ‘8802265 a* 4 al kalimetaal- en aardalkalimetaal zouten, die in principe de kationogene al kali aardmetaal componenten calcium en magnesium, en al kalimetaal componenten, met name verbindingen van kalium en natrium en anionogene zout-componenten, namelijk carbonaat, sulfaat, sulfiet, nitraat en nitriet, 5 en verbindingen van de halogenen, tezamen met een neerslag van al kali-metaal- en aardalkalimetaal zouten met eventuele onoplosbare componenten van het deeltjesvormige materiaal of oplossing ervan bevatten; en tenslotte de stroom uitlaatgas, na het contact met de basische oplossing, te doen ontwijken als gewassen uitlaatgas.

10 Bij werkwijzen, die de voorkeur verdienen, bevat het neutraliserende materiaal een afvalprodukt, namelijk cementstof van een cementoven of as; de stroom uitlaatgas wordt met het neutraliserende materiaal in contact gebracht door deze door de basische oplossing te leiden; de werkwijze omvat: de afscheidingstrap van de zoutoplossing van 15 alkalimetaal- en aardalkalimetaal zouten van het neerslag en onoplosbare componenten, de overdrachtstrap van de zoutoplossing, neerslag en onoplosbare componenten naar een scheidingssysteem, waarin de zoutoplossing van het neerslag en de onoplosbare componenten wordt gescheiden, de trap van het doorleiden van de afgescheiden zoutoplossing door een 20 warmte-uitwisselaar, waarin deze warmte aan de stroom uitlaatgas onttrekt voordat deze laatstgenoemde met de basische zoutoplossing in contact wordt gebracht; de stroom uitlaatgas wordt van vocht bevrijd door koeling voorafgaande aan de contacttrap; de zoutoplossing wordt gebruikt om de stroom uitlaatgas zowel af te koelen als van vocht te be-25 vrijden en warmte uit de stroom uitlaatgas wordt gebruikt om water uit de afgescheiden zoutoplossing te verwijderen.

Bij een werkwijze, die het meest de voorkeur verdient, is de warmte voor het verwijderen van water uit de afgescheiden zoutoplossing ten dele afkomstig van een of meer van het hete uitlaatgas van de stroom, 30 de latente verdampingswarmte van eventueel in de stroom uitlaatgas aanwezig vocht, de hydrateringsreactie tussen het neutraliserende materiaal en water en van het comprimeren van het gas voorafgaande aan de contacttrap.

Nog andere oogmerken, kenmerken en voordelen van de uitvinding 35 zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm, die thans de voorkeur verdient, in samenhang genomen met de begeleidende tekeningen.

Korte beschrijving van de tekeningen

In de tekeningen is 40 Fig. 1 een schematische voorstelling van een inrichting voor de <. 88 02.265 * 5 v uitvoering van de uitvinding,

Fig. 2 een grafiek, die de doeltreffendheid van verwijdering van kalium en zwaveloxiden uit ovenstof gedurende reactie met oxiden van het uitlaatgas volgens de onderhavige uitvinding toelicht, 5 Fig. 3 een stromingsdiagram, dat de uitvoeringswijze van de in fig. 1 getoonde inrichting laat zien.

Onder verwijzing naar de fig. 1 en 3 wordt een suspensie, bestaande uit neutraliserend materiaal icementstof of as) en water, dat bij 1 uit de mengtank 35 voor as en water uittreedt, via leiding 2 in een be-10 handelingstank 3 gepompt, tezamen met extra water door inlaat 4 vanuit een geschikte bron (niet getekend) om een verdunde suspensie 5 te vormen. De as wordt ingevoerd vanaf een bron, zoals een elektriciteitsfabriek, die gestookt wordt met biomassa of een verbrandingsinrichting, die met afvalmateriaal wordt gestookt. In een cementfabriek is cement-15 stof reeds als afvalmateriaal aanwezig. Uitlaatgas van een cementoven, verbrandingsoven of ketel (niet getekend), dat een of meer van de oxiden van zwavel, stikstof, koolstof, en/of halogeenverbindingen en oxiden ervan bevat, treedt de warmte-uitwisselaar 6 door inlaat 7 binnen, waaruit het als een gekoeld uitlaatgas ontwijkt. Gecondenseerd vocht 20 uit het uitlaatgas wordt in de warmte-uitwisselaar 6 verzameld en door leiding 8 naar de behandelingstank 3 overgebracht. Het uitlaatgas gaat vervolgens naar compressor 9 door leiding 10 en wordt via leiding 11 afgeleverd aan distributiel ei dingen 12 in de bodem van de behandelingstank 3. Om sedimentatie van de vaste stoffen op de bodem van de behan-25 delingstank 3 te voorkomen, kan de suspensie worden geroerd of met geschikte middelen worden gerecirculeerd, bijvoorbeeld door circulatie-pomp 13.

Het uitlaatgas komt in contact met het neutraliserende materiaal door door suspensie 5 van as of cementstof en water te borrelen om uit 30 de bovenzijde van de tank te ontwijken als gewassen uitlaatgas 14. Suspensie 5 wordt als een mengsel van behandelde vaste stof, water en opgeloste materialen door pomp 15 via leiding 16 naar de sedimentatietank 17 gepompt, waar de afgezette vaste stoffen 18 door pomp 19 worden uitgepompt en het met opgeloste zouten beladen water 20 naar de warmte-35 uitwisselaar 6 wordt gepompt om koeling te verschaffen voor het uitlaatgas van de invoer. Het water uit zoutoplossing 20 wordt tot een damp verdampt en via leiding 21 naar de atmosfeer geloosd, of het water wordt verdampt en vervolgens tot een vloeistof gecondenseerd om de latente warmte voor opnieuw gebruik te vangen. De zouten uit de zoutop-40 lossing 20 worden geconcentreerd en/of geprecipiteerd en uit de warmte- >8802265 6 uitwisselaar via leiding 22 verzameld. De kationogene bestanddelen van de verzamelde zouten zijn in hoofdzaak calcium, kalium, magnesium en natrium. De anionogene bestanddelen van de zouten zijn in hoofdzaak sulfaat, carbonaat en nitraat. De feitelijke samenstelling van de zou-5 ten zal van de oorspronkelijke samenstelling van de te behandelen as en van de samenstelling van het uitlaatgas afhangen.

Het bedrijf van het nieuwe systeem voor het uitvoeren van de uitvinding zal vollediger duidelijk worden uit een beschouwing van het stromingsdiagram van fig. 3, waarin de componenten enigszins meer gede-10 tailleerd schematisch zijn getoond.

Gedestilleerd water voor gebruik bij het systeem wordt in een opslagtank 23 voor gedestilleerd water bewaard, waaruit het indien noodzakelijk naar andere lokaties kan worden gepompt door pompen 24 en desgewenst naar afvoer 25 kan worden afgevoerd. Gedestilleerd water uit de 15 warmte-uitwisselaar 6 wordt door leiding 21 naar tank 23 gevoerd. De zoutoplossing 20 van sedimentatietank 17 wordt door pomp 26 door leiding 38 naar de warmte-uitwisselaar 6 en door leiding 39 naar windingen 40 zoals voorgesteld aan de bovenste linker zijde van de tekening van fig. 3 gepompt. Daar wordt de zoutoplossing geconcentreerd, waarbij de 20 damp hetzij naar de atmosfeer wordt geloosd hetzij door leiding 21 naar de opslagtank 23 voor gedestilleerd water wordt gevoerd. Vaste stoffen van de bodem van de sedimentatietank 17 kunnen door pomp 19 worden onttrokken en naar verdunningstank 28 worden gevoerd, waar zij door water uit tank 23 worden verdund en door roerder 37 worden geroerd en worden 25 vandaar door pomp 29 verwijderd naar een tweede sedimentatietank 30, waaruit de gesedimenteerde vaste stoffen 31 door pomp 32 worden gepompt. In het geval van gebruik van de uitvinding in een cementfabriek, zijn deze afgezette vaste stoffen bruikbaar als ruwe toevoer voor de oven; in het geval van een ketel installatie, waarin as als het neutra-30 lisatiemiddel is gebruikt, gaan de vaste stoffen, die nu goedaardig zijn, naar voorzieningen voor de verwijdering van afval.

Tank 30 bevat bij dit punt ook oplossing 33, die door pomp 34 naar de primaire mengtank 35 (niet in fig. 1 getoond) wordt gepompt, waarin de oplossing wordt toegevoegd aan de cementstof of de as tezamen met 35 water onder vorming van een suspensie van de gewenste hoedanigheid, die vervolgens door pomp 42 in de behandelingstank 3 wordt gepompt om met de stroom uitlaatgas, die door leiding 11 binnentreedt te worden omgezet en die na neutralisatie door uitlaat 14 naar de schoorsteen uittreedt. Zoals hiervoor beschreven worden de suspensie en geprecipiteer-40 de vaste stoffen continu in tank 3 geroerd door door de pompen 13 te i8802265 7 Λ worden gered rculeerd. Zoals uit de schematische voorstelling kan worden gezien, kan extra water aan de suspensie in tank 3 vanuit bron 4 alsmede van andere delen van het systeem door de getoonde leiding worden toegevoegd. De stroom uitlaatgas wordt door de suspensie door de 5 openingen 12 geborreld om te reageren met de zure oplossing, die gevormd is door de cementstof of de as met water te mengen.

In het geval van as, die afkomstig is van biomassa verbrandende systemen, kan de as niet verbrande koolstof bevatten, die in sommige situaties in water zal drijven. De toegelichte werkwijze kan desgewenst 10 worden gemodificeerd om verwijdering van de koolstof mogelijk te maken.

Water 20 met niet verbrande koolstof wordt vanaf het oppervlak van de sediraentatietank gepompt om te worden gefiltreerd of anderszins te worden behandeld om de koolstof te verwijderen en wordt vervolgens naar de werkwijze teruggeleid. Indien noodzakelijk kan de oplossing, die opge-15 loste alkali nataal- en aardalkalimetaalzouten bevat, door leidingen (niet getekend) worden verwijderd om te worden gefiltreerd of om anderszins te worden gezuiverd van deeltjesvormig materiaal door een deeltjesvormige verwijderingscomponent. De oplossing wordt vervolgens naar de warmte-uitwisselaar 6 overgebracht.

20 De warmte-uitwisselaar 6 is een warmte-uitwisselaar-kristallisa- tie-eenheid met tweevoudig doel van een bekend type, dat warmte aan het uitlaatgas zal onttrekken en gebruikt die warmte, met inbegrip van latente warmte afkomstig van de condensatie van het vocht van het uitlaatgas, om water te verdampen.

25 De apparatuur

Het gehele systeem is ontworpen uit algemeen bekende onderdelen gecombineerd met standaard methoden. Bijvoorbeeld heeft de behande-lingstank gewoonlijk een volume van 3.800.000 liter en kan voorzien zijn van gasverdelings- en roerinrichtingen; de sedimentatietank kan 30 een volume van 380.000 liter hebben, waarbij beide geconstrueerd zijn uit roestvrij staal, of andere geschikte materialen, zoals rubber, die sterke alkalische of zure oplossingen kunnen verdragen. Andere componenten zijn ook conventioneel, met inbegrip van noodzakelijke pompen, motoren en leidingen om het materiaal van plaats naar plaats binnen het 35 systeem te transporteren en een geschikte warmte-uitwisselaar.

Werkingsprincipe

Het principiële werkingsprincipe bij de onderhavige uitvinding is recombinatie en reactie van twee afvalprodukten, die tijdens de verbranding zijn gevormd, om onderlinge neutralisatie van de afvalstoffen 40 te verschaffen. Een afvalstroom bevat de gassen en gasvormige oxiden, * 88 0 2265 8 die zure oplossingen in water zullen vormen en de andere deeltjesvormig materiaal, namelijk as van een biomassa of industrieel of gemeentelijk afval van een verbrandingsvoorziening of cementstof van een cementoven, die basische oplossingen in water vormt.

5 Na partiële oplossing in water reageren de twee afvalstoffen om elkaar te neutraliseren. In het geval van as, zorgt de werkwijze voor reactie van of verwijdering van de alkalische componenten, dus hetgeen wat achterblijft als neutrale vaste stoffen maakt, die geschikt zijn voor verwijdering als ongevaarlijk afval. Tegelijkertijd wordt het af-10 val gas, dat door de suspensie in de behandelingstank passeert, gereinigd van een aanzienlijk gedeelte van de halogeenverbindingen en oxiden van zwavel, stikstof en halogenen door vorming van zouten van deze bestanddelen.

In het geval van stof van een cementoven, dat overmaat kalium 15 en/of natrium en sulfaat bevat, zorgt de werkwijze voor oplossing van een aanzienlijke hoeveelheid van de achtergebleven niet opgeloste vaste stoffen, die calcium- en magnesiumzouten omvatten. De resulterende vaste stoffen zijn derhalve geschikt voor gebruik als toevoer van de werkwijze. Het kaliumsulfaat en de andere zouten, die verwijderd zijn uit 20 de warmte-uitwisselaar-kristallisatie-eenheid zijn geschikt als meststof of als een bron van materiaal voor extractie van chemicaliën. Tegelijkertijd wordt het uitlaatgas, dat door de suspensie in de behandel ingstank passeert, gereinigd van een aanzienlijk deel van de oxiden van zwavel en stikstof onder vorming van sulfaten en nitraten.

25 Voorbeeld onder toepassing van as als deeltjesvormig materiaal

Uitlaatgas van bijvoorbeeld een ketel, kan door leiding 7 naar warmte-uitwisselaar 6 worden gevoerd met een snelheid van 6000 m3 per minuut door compressor 9. Het uitlaatgas is in samenstelling variabel, maar kan ruwweg 10¾ water, 15¾ kooldioxide, 65¾ stikstof, 10¾ zuurstof 30 en 500 tot 1000 dpm stikstofoxiden en 100 tot 1000 dpm zwaveldioxide bevatten. In de warmte-uitwisselaar 6 wordt het uitlaatgas gekoeld en wordt water gecondenseerd, hetgeen resulteert in een afname in stro-mingsvolume. Het uitlaatgas wordt vervolgens door compressor 9 door leiding 10 getrokken voor afgifte door leiding 11 naar distributielei-35 dingen 12 en wordt met suspensie 5 omgezet, waarin de halogenen en de oxiden van zwavel, stikstof, koolstof en halogenen worden omgezet.

As kan in behandelingstank 3 worden ingevoerd bijvoorbeeld met een snelheid van 8 tot 12 ton (7200 tot 10.800 kg) per uur droog gewicht. Water wordt toegevoegd om een verdunde suspensie te vormen met een ge-40 halte tot 95¾ water. Het watergehalte van de suspensie wordt bepaald < 88 022 6 5 9 door de oorspronkelijke concentratie van alkalimetaal- en aardalkalime-taalzouten en andere metaalzouten in de as en van de gewenste graad van verwijdering van deze zouten uit het residu.

Na reactie met het uitlaatgas wordt de suspensie van behandelde as 5 met een snelheid van ongeveer 760 liter per minuut naar sedimentatie-tank 17 geponpt. In deze tank sedimenteren de vaste stoffen onder vorming van een suspensie van ongeveer 35% water en 65% vaste stoffen, daaronder een oplossing van water en oplosbare zouten opgelost gedurende de behandeling. De wateroplossing wordt door uitlaat 20 naar warmte-10 uitwisselaar 6 gepompt met ongeveer 760 liter per minuut om koeling voor het uitlaatgas te verschaffen en om water daaruit te verdampen onder vorming van de bijproduktzouten. Eventueel drijvende koolstof kan zoals hiervoor uiteengezet worden verwijderd. De bijproduktzouten, verwijderd via leiding 22, worden gevormd in een mate van ongeveer 5 tot 15 20 ton (4500 tot 18.000 kg) per dag. Tot de bijproduktzouten behoren kaliumsulfaat, calciumcarbonaat en andere zouten met kationogene componenten met inbegrip van kalium, calcium, magnesium en natrium en anio-nogene componenten met inbegrip van carbonaat, sulfaat en nitraat. Een deel van het nitraat oxydeert het sulfiet tot sulfaat.

20 Voorbeeld onder toepassing van cementstof

De bespreking, die volgt, is een voorbeeld van gebruik van de werkwijze in een voorziening voor de produktie van cement volgens het natte proces van middelmatige grootte.

Uitlaatgas van het zakhuis van de oven, toegevoerd door leiding 7, 25 wordt naar de warmte-uitwisselaar 6 gevoerd met een snelheid van 6000 m3 per minuut door compressor 9. Het uitlaatgas is variabel in samenstelling, maar bevat ruwweg 29% water, 25% kooldioxide, 36% stikstof, 10% zuurstof en 400 tot 600 dpm stikstofoxiden en 200 dpm zwavel oxide.

In de warmte-uitwisselaar 6 wordt het uitlaatgas gekoeld en wordt water 30 gecondenseerd, hetgeen resulteert in een afname van 35 tot 40% in stro-mingsvolume. Het uitlaatgas wordt vervolgens door comporessor 9 door leiding 10 getrokken voor afgifte door leiding 11 naar distributielei-dingen 12 en wordt met suspensie 5 omgezet, waarbij de meeste oxiden van zwavel en stikstof worden verwijderd. Bij proeven op laboratorium-35 schaal werd 99% van het SO2 uit de stroom uitlaatgas verwijderd.

Ovenstof wordt in behandelingstank 3 met een snelheid van 8 tot 12 ton per uur droog gewicht ingevoerd. Water wordt toegevoegd om een verdunde suspensie met een watergehalte van ten hoogste 95% te vormen. Het watergehalte van de suspensie wordt bepaald door de oorspronkelijke 40 concentratie van kalium en natrium in het afvalstof en door de gewenste .8802265 10 concentratie in het materiaal, dat naar het toevoersysteem van de oven wordt teruggeleid. Na reactie met uitlaatgas wordt de suspensie van behandeld stof met een snelheid van ongeveer 760 liter per minuut naar sedimentatietank 17 gepompt. In deze tank sedimenteren de vaste stoffen 5 onder vorming van een suspensie van ongeveer 35¾ water en 65¾ vaste stoffen, waaronder een oplossing van water en oplosbare zouten opgelost gedurende de behandeling. De suspensie wordt door pomp 19 uit tank 17 gepompt en verenigd met procestoevoer voor een cementfabriek met een snelheid van ongeveer 7,8 ton per uur vaste stoffen. De wateroplossing 10 wordt door uitlaat 20 naar warmte-uitwisselaar 6 gepompt met ongeveer 760 liter per minuut om koeling voor het uitlaatgas te verschaffen en om het water daaruit te verdampen onder vorming van de bijproduktzou-ten. De bijproduktzouten, verwijderd via leiding 22, worden gevormd met een snelheid van ongeveer 8 tot 12 ton per dag. Tot de bijproduktzouten 15 behoren kaliumsulfaat, calciumcarbonaat en andere zouten met kationoge-ne componenten met inbegrip van kalium, calcium, magnesium en natrium en anionogene componenten, met inbegrip van carbonaat, sulfaat en nitraat. Een deel van het nitraat oxydeert het sulfiet tot sulfaat.

Onder verwijzing naar fig. 2 worden de resultaten van twee experi-20 menten (KD-18 en KD-20) getoond, die laten zien, dat extractie van de al kalimetaal- en aardalkalimetaalzouten uit het stof resulteert in het behandelde stof, dat aanvaardbaar is als toevoer voor de oven. Dat wil zeggen, het niveau van kaliumzouten daalt van ongeveer 3¾ tot minder dan 1,5^ en het gehalte sulfaat daalt van ongeveer 6¾ tot 3¾ of lager. 25 Opgemerkt dient te worden, dat in de voorbeelden toegelicht in fig. 2 een volledige vulling van stof oorspronkelijk in de behandelingstank werd opgeladen en vervolgens werd de toevoer van gas begonnen. Dit verklaart de hellingen van de grafiek gedurende de dagen A t/m M. Deze vermindering in de kalium-, natrium- en sulfaatconcentratie in het 30 stof, van oorspronkelijk onbehandeld tot uiteindelijk behandeld materiaal is groter dan 50¾. Monsters A-M verwijzen naar opeenvolgende dagen gedurende welke monsters werden getrokken uit een continu behande-lingsproces.

De invloed van toevoeging van behandeld stof op de samenstelling 35 van de ruwe toevoer wordt in de volgende tabel getoond, die het percentage van elk oxide in normale oventoevoer laat zien voor cementproduk-tie volgens zowel type I als type II. De getallen aanwezig in de kolommen aangeduid met "100 TPD stof toegevoegd aan toevoer" en "200 TPD stof toegevoegd aan toevoer" laten opvallend de geringe invloed op de 40 samenstelling van de toevoer, resulterend uit de toevoeging van respec- - 8802265 11 tievelijk 100 ton per dag en 200 ton per dag van behandeld stof ten opzichte van de normale toevoer zien.

TABEL

5

Invloed van behandeld stof op de samenstelling van de oventoevoer

Type I Normale 100 TPD stof 200 TPD stof toevoer toegevoegd toegevoegd 10 _ _ aan de toevoer aan de toevoer

Si02 12,99 12,99 12,99 AI2O3 3,57 3,59 3,61

Fe203 1,45 1,53 1,61

CaO 43,49 43,62 43,75 15 MgO 2,83 2,81 2,78 SO3* 0,18 0,23 0,28 K20 0,93 0,94 0,96 verlies 35,83 35,45 35,07

Si-verhouding 2,58 2,54 2,49 20 Al/Fe 2,46 2,35 3,24

Type H

SIO2 13,24 13,23 13,22 A1203 3,33 3,35 3,38 25 Fe2Ü3 1,77 2,03 2,09

CaO 43,09 43,23 43,38

MgO 2,66 2,64 2,62 SO3* 0,19 0,24 0,29 K20 0,68 0,70 0,72 30 verlies 35,20 34,85 34,49

Si-verhouding 2,49 2,46 2,42

Al/Fe 1,69 1,65 1,62 * sulfaat uitgedrukt als SO3 35

Deze resultaten laten zien, dat de voornaamste verandering in de samenstelling van ovenstof de verwijdering van SO3 en K2O is en dat het niet verwijderde K2O en SO3 niet wezenlijk de samenstelling van de ruwe toevoer verandert.

< 8802265

Claims (11)

1. Werkwijze voor het zuiveren van de hete stroom afval gas uit een ketel installatie of een cementoven, die verontreinigende stoffen bevat, bevattende een of meer van de zure oxiden van zwavel, stikstof en kool- i 5 stof en verbindingen van elk van de halogenen, door reactie met een neutraliserend materiaal, met het kenmerk, dat het neutraliserende materiaal deeltjesvormig materiaal of oplossingen daarvan omvat, dat als vaste stoffen een of meer alkalimetaal-en aardalkalimetaalzouten bevat, die, indien gemengd met water, een ba-10 sische oplossing (pH groter dan 7) zullen vormen, men het deeltjesvormige materiaal of een oplossing daarvan met water mengt onder vorming van een basische oplossing met eventueel in het deeltjesvormige materiaal aanwezige onoplosbare componenten en men de stroom afval gas met de basische oplossing in contact 15 brengt, waardoor daarin aanwezige verontreinigende stoffen met het daarin aanwezige water worden omgezet onder vorming van zuren, en men voorts de laatstgenoemde met alle daarin aanwezige oxiden, hydroxiden en carbonaten van al kalimetaal- en aardalkalimetalen, afkom-20 stig van het deeltjesvormige materiaal of een oplossing daarvan, laat reageren onder vorming van een oplossing van een of meer van: alkalime-taal- en aardalkalimetaalzouten, die in hoofdzaak de kationogene aardalkalimetaal componenten calcium en magnesium, en al kalimetaal componenten, namelijk verbindingen van kalium en natrium, en anionogene zout-25 componenten, namelijk carbonaat, sulfaat, sulfiet, nitraat en nitriet, en verbindingen van de halogenen, tezamen met een precipitaat van alka-limetaal- en aardalkalimetaalzouten met eventueel onoplosbare componenten van het deeltjesvormige materiaal of een oplossing daarvan bevatten, 30 en men tenslotte de stroom uitlaatgas, na het contact met de oplossing of suspensie, als gezuiverd uitlaatgas afvoert.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men als neutraliserend materiaal een materiaal toepast, dat cementstof van een cementoven bevat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een neutraliserend materiaal toepast, dat as bevat.

4. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 3, met het kenmerk, dat men de stroom uitlaatgas met het neutraliserende materiaal in contact brengt door deze door de basische oplossing te leiden.

5. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de * 880 2265 s werkwijze een scheidingstrap omvat van de oplossing van alkalimetaal-en aardalkalimetaalzouten van het precipitaat en onoplosbare componenten.

6. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 5, met het kenmerk, dat de 5 werkwijze een overdrachtstrap omvat van de oplossing van alkalimetaal- en aardalkalimetaalzouten en het neerslag en de onoplosbare componenten naar een scheidingssysteem, waarbij de zoutoplossing van het neerslag en de onoplosbare componenten wordt gescheiden.

7. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de 10 werkwijze de trap omvat van het doorleiden van de afgescheiden zoutoplossing door een warmte-uitwisselaar, waarin de zoutoplossing warmte aan de stroom uitlaatgas onttrekt, voordat deze laatste met de basische oplossing in contact wordt gebracht.

8. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat men 15 de stroom uitlaatgas van vocht bevrijdt door voorafgaande aan de con- tacttrap te koelen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat men de zoutoplossing gebruikt om de stroom uitlaatgas te koelen en van vocht te bevrijden.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat men de warmte uit de stroom uitlaatgas gebruikt om water uit de afgescheiden zoutoplossing te verwijderen.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de warmte ten dele afkomstig is van een of meer van: de stroom heet uitlaatgas, 25 de latente verdampingswarmte van eventueel in de stroom uitlaatgas aanwezig vocht, de hydrateringsreactie tussen het neutraliserende materiaal en water en van het comprimeren van het gas voorafgaande aan de contacttrap. +++++++ ,8802265