HU210398B - Method for purifying polluted gases, in particular those from waste-incineration plants - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás oxigéntartalmú, SO₂-dal, HCl-val, NO_X - általános képletű vegyületekkel és legalább egy nehézfémmel, valamint adott esetben további toxikus gázokkal, különösen furánokkal és dioxinokkal szennyezett véggázok, különösen szemétégető berendezések véggázainak tisztítására regenerálható adszorpciós anyagok felhasználásával.

A szemétégető berendezések véggázai HCl-at, HFot, SO_x-t, Hg-t és NO_x-ot, továbbá erősen toxikus szerves PCDD/PCDF-vegyületeket - amelyeket dioxinokként és furánokként ismerünk - tartalmaznak. A levegő tisztán tartása céljából a véggázokból le kell választani a káros anyagokat, és amennyire lehetséges, ki kell nyerni az értékes anyagokat.

A HC1, HF és SO₂ leválasztására két- vagy többlépcsős, mészbázison működő nedves eljárások ismertek, amelyek során reakciótermékként mindenekelőtt CaCl₂ és CaSO₄ keletkezik. Ezeket a reakciótermékeket tárolóhelyekre viszik, és ott tárolják. Ezen eljárások további hátránya, hogy olyan szennyvizek keletkeznek, amelyeket vagy meg kell tisztítani vagy termikusán el kell távolítani. Csak a szennyvíz tisztítása után lehet ezeket befogadóba vagy csatornarendszerbe engedni. Összességében ez az eljárás költséges és a környezetet terheli azáltal, hogy a rekciótermékeket tárolóhelyeken (depóniákon) tárolják.

Ismertté váltak olyan tervek is, (ld. Chem.-Ing.Tech. 60 (1988) 247-255), amelyek szerint elvileg a tisztításnál a nedves mosásos eljárással a véggázból kinyert nehézfémeket fel lehet dolgozni és vissza lehet nyerni. Mivel az ilyen eljárások nagyon költségesek, kedvezőtlen költség-haszon arány mellett földalatti mentesítés tekinthető gazdaságilag ésszerűnek és ökológiailag lehetségesnek. A nehézfémek visszanyerésénél egy nagy erőmű esetén évenként 20001 só keletkezik, amelyet ellenőrzött módon a tengerbe kell engedni. A furánok, dioxinok alacsonyabb hőmérsékleteken fellépő könnyű elbonthatóságát kihasználhatjuk úgy, hogy az ezen anyagokkal szennyezett gázokat visszavezetjük az égetőkemencébe.

Ismertté váltak olyan javaslatok, amelyek szerint semlegesítőszerként nátrium-hidroxidot alkalmazva NaCl-ot, mint iparilag hasznosítható anyagot nyernek, és ezzel a depóniaanyag mennyiségét csökkentik. Ez az út drága, és csak akkor lenne járható, ha a klór-alkáli elektrolízisben alkalmazott NaCl-dal szembeni magas tisztasági követelményekre való tekintettel a véggázban lévő sósavat előzetesen minden további káros anyagtól messzemenően elkülönítenénk, ami az eddig ismert NaCl-elóállítási eljárások esetén nem lehetséges.

Ismeretesek továbbá száraz-szorpciós eljárások is, amelyeket szárazon vagy kvázi szárazon végeznek, és amelyek ugyancsak mészalapon működnek. A keletkezett reakciótermékeket a szemétégetésnél keletkező szállóporral együtt hulladékként deponálják. Ennél az eljárásnál az a további probléma merül fel, hogy a véggázban lévő dioxinok és furánok nem válnak le.

Problematikus a száraz és a nedves eljárásoknál a gázhalmazállapotú higany leválasztása a véggázból. Ez a leválasztás a száraz-szorpciós eljárásnál nem, a nedves mosásnál legalábbis nem megbízhatóan lehetséges.

A 3 706 131 Al számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás eljárást ismertet káros anyagoknak füstgázból való eltávolítására, amelynek során a nedves mosással előtisztított füstgázt több adszorbertölteten vezetik át. Ekkor azt a hatást használják ki, hogy a káros anyagok az adszorberekben bizonyos szelektivitással rakódnak le, amikor is a kisebb molekulák kihajtódnak az adszorbensből, amikor telítettség következik be. A gázkezelésnek az a célja, hogy olyan gázalkotórészeket távolítsanak el a véggázból, amelyek az ezt követő katalitikus nitrogénmentesítés szempontjából hátrányosak lehetnek.

Az első adszorbertöltetben a nehézfémeknek, különösen a higanynak kell adszorbeálódnia. Egy vagy két további töltetben az SO₂ és a HC1 adszorbeálódik, a szennyezett adszorpciós anyagot ezt követően egy további adszorpciós lépésbe viszik át, amelyben a nitrogén-mentesítési lépésnek a gázban lévő ammóniafeleslege adszorbeálódik. Az ammóniával, SO₂-dal és HClval telített adszorbenst ezt követően egy kazánberendezésben elégetik. Az első adszorpciós lépésben nehézfémmel telített kokszot eltávolítják, deponálják. Adszorbensként elsősorban (nem regenerálható) martinkemence-kokszot alkalmaznak. Ez az eljárás csak a füstgázok előtisztításával együtt valósítható meg, mivel különben minden adszorbeált szennyezőanyag ismét a füstgázba kerülne az adszorbens elégetésekor. Azt is megemlítik, hogy drága aktívkoksz-fajtákat alkalmazhatnak és regenerálhatnak a gázhalmazállapotú káros anyagok adszorpciójának lépésében. Azt, hogy minek kell történnie a regeneráláskor ismét szabaddá váló káros anyagokkal, nem említik azonban.

Az ismert eljárás a fenti okokból csak előtisztított füstgáz végtisztítására alkalmas.

A káros anyagokkal telített martinkemence-koksz elégetése azzal a kockázattal jár, hogy a dioxinok és a füránok túl rövid tartózkodási idő esetén a kemencében nem bomlanak el vagy annak következtében, hogy a kazántérben O₂ és Cl₂ van jelen, esetleg még a salakban vagy a szállóporban lévő katalitikusán ható rézalkotórészek hatására is PCDD/PCDF-rekombinációs vegyületeket képeznek, amelyek az el nem bomlott dioxinokkal és {uránokkal együtt fokozatosan ezen erősen toxikus káros anyagoknak a véggázban való töményedésére vezet. Abból a célból, hogy a dioxinokat és a furánokat a véggáztisztító rendszerből eltávolítsuk, csak a károsanyagokkal telített martinkemence-koksz deponálása maradna ezután hátra, ami azonban tovább növeli a deponálandó hulladéktermékek mennyiségét.

Az „Energie Spectrum” 1989 júliusi számának 1316. oldalán különböző cégek szokásos eljárásainak jellemzőiről közöl áttekintést. Ebből látható, hogy minden adszorpciós eljárásnál vagy deponálandó anyagok keletkeznek, vagy elégetik a telített adszorpciós kokszot vagy szenet, ami a már előbb említett okokból csak akkor lehet ésszerű, ha az adszorpciót csak füstgázok utótisztítására használják.

Az ismert száraz szorpciós eljárásoknál alkalikus

HU 210 398 Β adalékokat adnak a tüzelőanyagokhoz, hogy a savas gázok formájában való károsanyag kibocsátást csökkentsék. Az így nyert, csökkentett károsanyag tartalmú füstgáznak adszorberekkel való kezelése ugyancsak jelentékeny problémákra vezet. A száraz szorpciós eljárásban alkalmazott mésztermékekkel a higanyt például nem lehet leválasztani. A telített martinkemencekoksznak kazánban való eltüzelése ezért a véggáz higanytartalmának a fokozatos növekedésére vezetne. Ezért gondolnak ebben az esetben arra, hogy a martinkemence-kokszot oly módon készítik elő, hogy a martinkemence-koksz által adszorbeált SO₂-, HC1- és HFmaradékot, valamint a higanyt a martinkemencekokszról termikusán deszorbeálják, a higanyt ezután kénnel feljavított martinkemence-koksszal ismét adszorbeálják, és a többi károsanyagot, valamint a károsanyagoktól mentesített martinkemence-kokszot a kazánba visszavezetik. A csak higannyal szennyezett és kénnel feljavított martinkemence-kokszot egy külön tárolóhelyen kell tárolni.

Eközben a száraz szorpció esetén még más út is járható a dioxinok és furánok, valamint a higany megkötésére. A száraz szorpcióban alkalmazott mésztermékhez, amely az SO₂, a HC1 és a HF leválasztására szolgál, kis menynyiségű martinkemence-kokszot adagolunk, ami adszorbeálja a dioxinokat és a furánokat, valamint a higanyt. Ezenkívül a martinkemence-koksz még egy bizonyos mennyiségű SO₂-t, HCl-t és HF-et is adszorbeál.

Ez az eljárás még a hulladéktermékek mennyiségének növekedésére is vezet, mivel a károsanyagokkal szennyezett martinkemence-kokszot a meszezés reakciótermékeivel együtt, többnyire még szállóporral keverve tárolóhelyekre kell szállítani, és ott tárolni kell.

A dioxinokkal és furánokkal, higannyal, SO₂-vel, HCl-lel és HF-fel szennyezett martinkemence-koksz tárolásáról még nincsenek hosszútávú tapasztalatok. Önmagában a külön tárolóhelyen való tárolás nem látszik jelentéktelennek a dioxinokat, furánokat és a higanyt tekintve. Ha ezt az eljárást a háztartási-szemétégető berendezések véggázainak tisztítására használnánk, jelentékenyen megnövekednének egyébként a tárolási költségek, ha a reakciótermékeket külön tárolóhelyeken szükséges tárolni, amit eddig kedvező költségek mellett egységes tárolóhelyeken tároltak.

Ezen eljárás alkalmazása esetén nem nélkülözhető egy aktívszén-szűrő használata sem a száraz szorpció után az SO₂-, HC1- és HF-maradékok leválasztására, mivel a száraz szorpcióval csak nehezen érhető el a károsanyagok kívánt csekély maradékkoncentrációja a tisztított gázban. A károsanyagokat tartalmazó martinkemence-koksz kazánban való elégetése azonban ebben az esetben jelentéktelen, mivel csak SO₂, HC1 és HF szabadul fel, amelyek számára a száraz szorpció nyelőként szolgál. Az aktívszén-szűrő itt csupán a véggázok utótisztítására szolgál, nem pedig a dioxinok, a furánok és a higany leválasztására.

Minden ismert fíistgázkezelési eljárás olyan hulladéktermékeket eredményez, amelyeket deponálni kell, ha el kell kerülni, hogy a véggázokban a toxikus anyagok koncentrációja növekedjék.

A 3 4 26 059 Al számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás olyan eljárást ismertet, amellyel speciálisan szerves károsanyagokat, különösen dioxinokat és furánokat, adszorptíve távolítanak el a füstgázból. Az eljárás szerint abból indulnak ki, hogy ezen leválasztás esetén egyidejűleg más károsanyagokat is, így SO₂-t és nehézfémeket is leválasztanak. Az adszorpcióra használt aktívszenet, illetve aktívkokszot szokásosan regenerálják inért gázokkal kb. 350750 °C hőmérséklettartományban. A dioxinok és furánok hasítása céljából a regenerációból nyert és károsanyagokkal szennyezett deszorpciós gázt 1000 °C fölé, legfeljebb 1400 °C-ra hevítik. Ezáltal meghaladják a dioxinok és furánok bomlási hőmérsékletét, úgyhogy ezek biztosan elbomlanak. Ezen a bomláshőmérsékleten emellett a tartózkodási idő több másodperc nagyságrendben van, például 5-10 másodperc. Emellett a dioxinok és a furánok bontása rögtön a deszorpció során a regenerációs lépésben elvégezhető. A többi károsanyag további kezelését ez az irat nem ismerteti.

A találmány feladata a fent megadott fajtájú füstgázok tisztítására olyan eljárás kidolgozása, melynek során nem keletkeznek tárolandó hulladékanyagok és amely gazdaságosan kivitelezhető.

Ezt a feladatot a találmány szerint egy, a bevezetőben említett típusú eljárással, a következő eljárási lépésekkel oldjuk meg:

- A véggázt egy első adszorberen vezetjük át, ekkor megtisztítjuk az SO₂-től, a nehézfémektől és további toxikus gázoktól.

- Az adszorbert elhagyó gázból kivonjuk a HCl-t.

- Ezután a gázban lévő NO_X általános képletű vegyületeket ártalmatlan termékké alakítjuk át.

- Az első adszorber szennyeződő adszorpciós anyagát egy oxigénmentes első regenerációnak vetjük alá.

- Az első regeneráció során szabaddá váló gázt egy második, oxigénmentesen működő adszorberbe vezetjük, mimellett a Hg nehézfém adszorbeálódik, tehát az SO₂-tól, ami nem adszorbeálódik, elválasztjuk.

A találmány szerinti eljárásban a véggázt, amely a nevezett alkotórészeket tartalmazza, az első adszorberbe vezetjük, ahol adszorbeálódik az SO₂, a nehézfémek, különösen a higany, és a toxikus gázok, így a dioxinok és a furánok. Az adszorpciós anyag - amely előnyösen aktívkoksz (kőszénkoksz) - pórusszerkezetében az SO₂ katalitikusán H₂SO₄-gyé alakul át. Az adszorpciót az adszorpciós ágy - amely előnyösen mozgó ágy - magasságát tekintve, és a gáznak az adszorberben való tartózkodási idejét tekintve úgy tervezzük és szabályozzuk, hogy a nevezett károsanyagokat a méréstechnikai kimutatási határig leválasszuk. Az előnyösen alkalmazott ellenáramú eljárásban emellett elérhetjük mindenekelőtt egyrészt az SO₂, másrészt az ugyancsak a véggázban jelen lévő HC1 és adott esetben HF elválasztását. Ez az elválasztás azért lehetséges, mert a HCl-t és adott esetben HF-et - az SO₂-vel ellentétben - az adszorpciós anyagok mint például az aktívkoksz rosszul választják le. Különösen azonban az

HU 210 398 Β adszorbeált S0₂ nagyobb molekulatömege miatt kiszorítja azt a kevés HCl-t és adott esetben HF-et, amit az adszorpciós anyag adszorbeál. Ellenáramú eljárásban a felső aktívkoksz rétegben elsősorban HC1 és HF adszorbeálódik, mivel az a véggáz, amely ezen a rétegen átáramlik, mielőtt elhagyná az adszorbert, már nem tartalmaz SO₂-t, miután ez az alsó rétegekben már adszorbeálódott. Mozgó ágy alkalmazása esetén a felső, HCl-lel és HF-fel telített aktívkoksz réteg fokozatosan eljut az alsó rétegekbe, ahol érintkezésbe kerül a véggázban lévő SO₂-vel, illetve H₂SO₄-gyel. Ezáltal a HC1 és és HF az aktívkokszról ismét deszorbeálódik, és helyettük SO₂ adszorbeálódik. Ennélfogva érjük el ezzel az eljárásmóddal azt, hogy a HC1 és a HF csak átvándorol az adszorberen. Az adszorber után a HC1ből, adott esetben az esetleg jelen lévő HF-től való elválasztás után sósavat és/vagy nátrium-kloridot állíthatunk elő piacképes minőségben.

A tulajdonképpeni funkciója, vagyis a károsanyagok leválasztása mellett az adszorber rövid ideig a véggázt pormentesítő szűrőként is szolgál. Ennek különösen akkor van jelentősége, ha a tényleges szűrő rövid ideig kiesik. Emellett a nyomáskülönbség mérés segítségével csekély mennyiségű, szállópor lerakódást tartalmazó aktívkokszot - ami ebben az esetben szűrőközegként szolgál - egy finoman szabályozható kihordó rendszer segítségével eltávolítunk anélkül, hogy az adszorberen áthaladó nyersgáz-áramot meg kellene szakítanunk. Minden esetben bekövetkezik azonban az adszorberben lévő aktívkoksz-ágy révén a véggáz utóportalanítása.

A szemétégető berendezések véggázainak nitrogénmentesítésére ismert eljárások állnak rendelkezésre. Ezek SCR-katalizátorok vagy az NO_x-redukcióra szolgáló speciális aktívkokszok alkalmazásával, ammóniával működnek. A minden más károsanyagtól megtisztított véggáz nitrogénmentesítésére azt - előnyösen HCl-visszanyerés után - egy nitrogénmentesítő reaktorba vezetjük, mimellett a véggázhoz a nitrogénmentesítés előtt és/vagy közben NH₃-at keverünk. A nitrogénmentesítést célszerűen speciális aktívkoksszal végezzük. Az NO_X általános képletű vegyületek az NH₃ hatására katalitikusán redukálódnak úgy, hogy a légkörbe vezetett gáz messzemenően károsanyagmentes. Ha a nitrogénmentesítésre egy aktívkoksz - regenerációs reaktort alkalmazunk, az azzal az előnnyel jár, hogy a nitrogénmentesítő reaktor emellett betölti egy „rendőrségi szűrő” funkcióját, ha az eléjekapcsolt reaktorok zavara miatt már adszorbeált károsanyagokat tartalmazó véggáz kerülne a nitrogénmentesítő reaktorba. Ez még a dioxin- és furánnyomokra is érvényes, amelyek a nitrogénmentesítő reaktor aktívkokszában adszorbeálódnak. Az adott esetben adszorbeált dioxinok és füránok az időről időre bekövetkező regeneráció folyamán elbomlanak. A többi regenerációs gázt, amely adott estben HCl-lel és SO₂-vel lehet szennyezve, bevezetjük az első szűrő előtt a véggázba. Ha az aktívkoksz egy csekély mennyisége folytonosan kihordódik a nitrogénmentesítő reaktorból, ez az aktívkoksz-ágy nitrogénmentesítő teljesítményének előnyére válik, mivel az átrétegezéssel áramlástechnikai előnyöket érhetünk el.

Azoknak a károsanyagoknak, amelyeket az adszorpcióban a véggázból az adszorpciós anyag leválaszt és töményít, így az SO₂-nek és nehézfémeknek, különösen a higanynak a deszorpciójára a károsanyagokkal telített adszorpciós anyagot egy termikus regenerációba vezetjük. A regeneráció folyamán az adszorpciós anyag, különösen az aktívkoksz pórusaiban lévő H₂SO₄ ismét SO₂-vé alakul, és azt a nagy fűtőértékű gázba (Reichgas) vezetjük, amely egy elegyet képez az inért fűtőgázból és az ismét gázformává alakított károsanyagokból, amikor egy előnyös kiviteli formában a telített adszorpciós anyagot forró inertgázzal hevítjük fel. A nagy fűtőértékű gáz tartalmazza gázformában a deszorbeált higanyt is.

Az inért futőgáz előnyösen 550 ⁰ C-nál magasabb, különösen 650 °C hőmérséklettel halad át ellenáramban a károsanyagokat tartalmazó adszorpciós anyagon. A fűtőgáz kívánt hőmérsékletre való beállítása céljából elegyíthetjük azt a regenerátorból körülbelül 325 °C-on kilépő nagy fűtőértékű gázzal. Ezenkívül változtathatjuk annak a nagy fűtőértékű gáznak a mennyiségét, amelyet visszavezetünk és az inertgázhoz keverünk, és ezáltal beállíthatjuk a nagy fűtőértékű gázban az értékes anyag felhasználása szempontjából mindig legkedvezőbb SO₂-tartalmat. A fűtőgázzal a károsanyagokat tartalmazó adszorpciós anyag konvektív felmelegedése következik be, ami a fütógáz ellenáramú bevezetésével fellépő jó hőátadásnak köszönhetően viszonylag rövid deszorpciós időkhöz és kedvező energiafelhasználásra vezet.

Ha a károsanyagokkal szennyezett adszorpciós anyagot körülbelül 650 °C-os fűtőgázzal melegítjük fel, és az adszorpciós anyag tartózkodási ideje az első regenerációs lépésben több mint fél óra, előnyösen több mint egy óra, akkor az adszorpciós anyagra tapadó dioxinok és furánok teljesen elbomlanak. Mivel a regenerációt oxigénmentesen végezzük, nem képződhetnek PCDD/PCDF-rekombináns vegyületek.

A regenerált adszorpciós anyagot újbóli felhasználásra visszavezethetjük az első adszorberbe. A csekély mennyiségű elhasznált adszorpciós anyagot megfelelő friss adszorpciós anyag hozzáadásával egészítjük ki.

Az első regenerációból nyert nagy fűtőértékű gáz tartalmazza a deszorbeált SO₂-t és nehézfémet. A nagy fűtőértékű gázt egy második adszorpciónak vetjük alá, amit oxigénmentesen végzünk, és amiben célszerűen ugyancsak aktívkokszot használunk adszorpciós anyagként.

Oxigén hiányában az SO₂ nem tud kénsavvá átalakulni, így az SO₂ nem adszorbeálódik, hanem áthalad az adszorberen. Ezzel szemben a higanyt adszorbeálja az aktívkoksz. A második adszorpció folyamán így tehát bekövetkezik az SO₂ és Hg elválasztása. A második adszorbert elhagyó gáz az SO₂-t olyan koncentrációban tartalmazza, hogy abból eladható kéntermékek állíthatók elő. Ez az eljáráslépés ismét a tárolandó anyagok mennyiségének csökkentésére, tehát a károsanyagoknak ismét felhasználható értékes anyagokká való átalakítására szolgál.

HU 210 398 Β

A találmány szerinti eljárásban a füstgázból kivont károsanyagokat oly módon dúsítjuk az adszorberekkel, hogy minden károsanyagot értékes anyagként nyerhetünk vissza. Az előnyösen alkalmazott aktívkokszot körfolyamatban vezetjük állandó adszorpció és regeneráció között. A találmány szerinti tisztítási koncepcióban a betöményítés nem következhet be a károsanyagot tartalmazó szén vagy mások elégetésével, mivel az adszorpciós anyagok elégetése nem része a technológiának.

A nehézfémekkel, különösen higannyal borított adszorpciós anyagot a második adszorberből eltávolítjuk és előnyösen speciális regenerációt végzünk a nehézfémek visszanyerésére. Ebben a regenerációban például a higanyt az aktívkokszról fűtőgáz segítségével deszorbeáljuk, amely fűtógáz belépési hőmérséklete 550 °C fölötti, különösen 650 °C. A deszorpciós gázt kondenzáljuk úgy, hogy ily módon a nehézfémeket fémes formában kapjuk. A kondenzátum tisztítása után például újra felhasználható higany áll rendelkezésre. A regenerált aktívkokszot újból használhatjuk adszorpcióra.

Az új eljárással tehát a hulladékégető berendezés véggázában lévő károsanyagokat nemcsak megbízhatóan eltávolítjuk, hanem a károsanyagokat messzemenően át is alakítjuk piacképes termékké. Deponálás nem szükséges.

Ez a pormentesítés során keletkező szállóporra is érvényes. Ezt 1200 °C-nál magasabb hőmérsékletre hevíthetjük. Ezen a hőmérsékleten elpárolognak a nehézfémek, és nehézfémsók képződnek. Ezeket az anyagokat kiszűrhetjük, és ezt követően kohósíthatjuk. A ballasztanyagok inért anyaggá üvegesednek, amelyet például útépítésre használhatnak fel.

Problematikus azonban a véggázban a szállópor hevítése folytán lévő Hg. Az ismert eljárásoknál ezt a véggázt összekeverik a hulladékégető berendezés nyersgázával. A Hg ekkor a többi reakciótermékkel együtt legvégül egy tárolóhelyre (depóniába) kerül.

Abból a célból, hogy a higannyal képződött reakciótermékek deponálását elkerüljük, azt a véggázt, amely a szállópor olvadékát elhagyja, a szűrő után a nehézfémsók leválasztására egy harmadik adszorpcióba vezetjük, ahol a higanyt elválasztjuk a véggáztól. Azonban a dioxinok és furánok maradékai is, amelyek nem bomlanak el azért, mert a szállópor termikus kezelésekor rövid a tartózkodási idő, és/vagy a PCDD-k és PCDF-ek rekombináns termékei, a harmadik adszorpcióban leválnak, úgyhogy a környezetnek ezen anyagokkal való terhelését elkerüljük.

Előnyösen a harmadik adszorpciónál is aktívkokszot alkalmazunk. A szennyezett aktívkokszot ezután speciálisan regeneráljuk a Hg-visszanyerés céljából. Ebben a regenerációban a dioxinok és a furánok teljesen elbomlanak. A higanyt a fentiekben leírtak szerint visszanyerjük.

A második és/vagy harmadik adszorpcióban a Hgdeszorpcióból származó, károsanyagokat nem tartalmazó aktívkokszot alkalmazunk. A második és/vagy harmadik adszorpció és a Hg-visszanyerésre szolgáló regeneráció között egy önmagában zárt aktívkoksz körfolyamat van úgy, mint az első adszorber és az első regeneráció között. A károsanyagokkal szennyezett aktívszén deponálása tehát nem szükséges.

Abból a célból, hogy a véggázt megszabadítsuk az agresszív SO₃-tól, a véggázt - amely a szállópor leválasztására szolgáló első szűrőn már áthaladt - átvezethetjük egy NH₃-mal dúsított kvencsen (Quenche) az első adszorber előtt. Az SO₃ az NH₃-mal ammóniumsókat képez, amelyek az első adszorberben adszorbeálódnak. Egy alternatív kiviteli formában az NH₃-at a véggázhoz már a szállópor leválasztására szolgáló szűrő előtt hozzáadjuk. Az ekkor keletkezett ammóniumsókat a szállóporral együtt eltávolíthatjuk a véggázból és a szállópor feldolgozása során elbonthatjuk azokat.

A találmány további jellemzőit az aligénypontok tartalmazzák, és a találmány további előnyeit az alábbi kiviteli példával mutatjuk be közelebbről.

Az 1. ábra véggázok tisztítására és értékes anyagok kinyerésére szolgáló eljárást mutat be sematikusan.

A 2. ábra sematikusan mutat be egy speciális tisztítóberendezéstől elkülönítve üzemelő berendezést értékes anyagok kinyerésére.

Az 1. ábra sematikus formában mutatja be a 2 szemétégető berendezésből származó 1 véggáz tisztítási eljárását. Az 1 véggázt, amely kb. 250 °C - 300 °C hőmérsékleten lép ki, egy 3 elektrofilteren keresztül vezetjük. A 3 elektrofilterben leválasztjuk a 4 szállóport. A 3 elektrofilter után az 5 hőcserélő és egy nem ábrázolt, NH₃-mal dúsított kvencs van elhelyezve, amelyek az 1 véggázt kb. 120 °C-ra hűtik le, és megszabadítják az agresszív SO₃-tól. Az ily módon lehűtött 1 véggázt a 6 adszorberbe vezetjük, amely a 7 aktívkoksszal van töltve. A 6. adszorberből a 8 előtisztított gáz lép ki, amelyből a HCl-t a 9 eljáráslépésben sósav vagy NaCl előállítására használjuk fel. Ezt követően a szinte már csak NO_x-et tartalmazó 10 gázt, melynek hőmérséklete 70 °C alatt van, a 11 hőcserélővel kb. 120 °C-ra melegítjük. All hőcserélő összeköttetésben áll az 5 hőcserélővel a 12 vezetéken keresztül. A10 gáz felmelegítése után bekeverjük a 13 NH₃-at vizes ammóniaoldat formájában. Az NH₃-mal elegyített 10 gázt a nitrogénmentesítö 14 reaktorba vezetjük, amely a 15 aktívkoksszal van töltve. A nitrogénmentesító reaktor után egy 16 szellőző van elhelyezve, amely az 1,8,10 gázt megszívja, és a 17 tisztított gázt egy itt nem jelölt kéménybe vezeti.

A 12 vezetéken, amely az 5 és 11 hőcserélőket egymással összeköti, egy 18 leágazás van, amelyen keresztül a hó egy részét a 9 eljáráslépésbe vezethetjük, amely lépésben sósavat vagy NaCl -ot állítunk elő.

A 6 adszorber 7 aktívkoksz töltetét a 20 regenerátorba vezethetjük, amint azt a 19 nyíl sematikusan ábrázolja. A 20 regenerátorban regenerált 7 aktívkokszot újra felhasználjuk a 6 adszorberben, amint azt a 21 és 22 nyíl jelöli. A 23 nyíl friss aktívkoksz adagolását szimbolizálja, mivel az eljárás folyamán csekély mennyiségű 7 aktívkokszot elhasználunk.

A 20 regenerátorból a 24 nagy fütóértékű gáz lép ki, amely SO₂-t és Hg-t tartalmaz. A 24 nagy fütóértékű gázt egy második, 25 adszorberen át vezetjük, miáltal a 24

HU 210 398 Β nagy fűtőértékű gázból a Hg adszorbeálódik. A második adszorpciót a 26 aktívkoksszal végezzük, amelyen a Hg lerakódik. A második 25 adszorbert elhagyó 27 gáz koncentrált formában tartalmaz SO₂-t, úgy hogy abból előnyösen állíthatunk elő kéntermékeket.

A Hg-t tartalmazó 26 aktívkokszot a 28 nyíl mentén egy második 29 regenerátorba vezetjük. A 29 regenerátort elhagyó 30 gázt kondenzáljuk, majd a kondenzátumot tisztítjuk, ezután értékesíthető higany áll rendelkezésre.

A regenerált 26 aktívkoksznak legalább egy részét elvezetjük a 29 regenerátorból a második 25 adszorberbe, amint azt a 31 nyíl jelöli.

A 3 elektrofilterrel az 1 véggázból leválasztott 4 szállóport a 32 olvasztókemencébe vezetjük. A 32 olvasztókemence után nyerjük a kohósításra alkalmas 33 nehézfémeket és például az útépítésben felhasználható 34 üvegszerű granulátumot.

A 32 olvasztókemencét elhagyó 35 véggázt a harmadik 36 adszorberbe vezetjük, amelyben a 26 aktívkoksszal a 35 véggázt megtisztítjuk. A harmadik 36 adszorbert elhagyó 37 megtisztított véggázt egy itt nem ábrázolt kéménybe vezetjük.

A harmadik adszorpcióban telített 26 aktívkokszot, mint azt a 38 nyíl szimbolizálja, a második 29 regenerátorba visszük, és regeneráljuk. A regenerált 26 aktívkoksz egy részét, amint azt a 39 nyíl jelzi, visszavezetjük a 36 adszorberbe, a szennyezett aktívkokszot kicserélve.

A következőkben az első kiviteli forma működését mutatjuk be közelebbről.

A 2 szemétégető berendezésből az 1 véggáz kb. 250-300 °C hőmérsékleten lép ki. Az 1 véggáz lényegében a következő károsanyagokat tartalmazza: HCl, HF, SO_X, Hg és NO_X, valamint PCDD- és PCDF-vegyületek. Az 1 véggázzal együtt szállítódik a 4 szállópor, amit a 3 elektrofilter az 1 véggázból leválaszt, és amit a 32 olvasztókemencébe vezetünk. A 3 elektrofilter után az 1 véggázt az 5 hőcserélő és a kvencs (Quenche) segítségével kb. 120 °C-ra lehűtjük, és megszabadítjuk az SO₃-tól, majd a 7 aktívkoksszal töltött 6 adszorberbe vezetjük. A 6 adszorberben az 1 véggázból leválasztjuk az SO₂-t, a Hg-t, a dioxinokat és a furánokat. Ezzel szemben a HCl és a HF áthalad a 6 adszorberen, úgyhogy a 8 előtisztított gáz NO_x-en kívül már csak HCl-t és HF-et tartalmaz. A HCl és a HF kizárását úgy étjük el, hogy az 1 véggáz ellenáramú áramoltatásával az adszorberen lassan felülről lefelé haladó aktívkokszágy révén az SO₂ a HCl-t és HF-et ismételten kiszorítja, úgyhogy végül az aktívkoksz tartósan nem tud HCl-t és HF-et adszorbeálni.

A 6 adszorber tulajdonképpeni feladata, a károsanyagok leválasztása mellett továbbá az 1 véggáz utópormentesítésére is szolgál. Ezzel biztosítjuk, hogy a 8 előtisztított gáz a 3 elektrofilter rövid ideig tartó kiesése esetén is mentes legyen a 4 szállóportól.

A 8 előtisztított gázban ennélfogva a 6 adszorberben végbemenő adszorpció eredményeként az NO_X általános képletű vegyületeken kívül már csak HCl és HF van. Ezért a 8 előtisztított gáz alkalmas arra, hogy a 9 eljáráslépésben sósav vagy nátrium-klorid előállítására használjuk fel. Ezek a 9 eljáráslépésben kinyert termékek értékesíthetők, illetve újra felhasználhatók, úgyhogy az eljárás nemcsak környezeti, hanem gazdasági szempontokból is különösen megfelel.

A 9 eljáráslépés után a 10 gáz hőmérséklete 70 °C alatt van. A második 11 hőcserélővel, amely a 12 vezetéken keresztül össze van kötve az első 5 hőcserélővel, a 10 gázt kb 100 °C-ra melegítjük fel. Ezt követően a 10 gázhoz NH₃-at keverünk, és átvezetjük a nitrogénmentesítő 14 reaktoron, amely egy speciális 15 aktívkoksszal van töltve. Ezáltal az NO_X katalitikus bontását étjük el. A nitrogénmentesítő reaktor kimenetén kilép a károsanyagoktól mentesített 17 tisztított gáz, amelyet a 16 szellőzőből a kéményen keresztül az atmoszférába vezetünk. Ha a 14 nitrogénmentesítő reaktorban mozgó ágyat használunk, akkor ez a lépés utópormentesítésre szolgálhat.

A 6 adszorberben lévő 7 aktívkokszot, amely lényegében higanyt, kénsavat, dioxinokat és furánokat tartalmaz, az első 20 regenerátorba vezetjük. A 20 regenerátorban a H₂SO₄-et és a higanyt a 7 aktívkokszról termikusén deszorbeáljuk, mégpedig úgy, hogy a 7 aktívkokszot közvetlenül melegítjük fel egy inért fűtőgázzal, amelynek a belépési hőmérséklete kb. 650 °C, és amelyet ellenáramban vezetünk át a 7 aktívkokszon. A 24 nagy fűtőértékű gáz a 20 regenerátort kb. 325 °C hőmérséklettel hagyja el.

A 650 °C-os hőmérséklet mellett lényeges, hogy az első 20 regenerátort oxigénmentesen üzemeltessük, és a regeneráció időtartama mintegy 1 óra legyen. Ezáltal biztosítjuk, hogy a dioxinok és furánok teljesen elbomoljanak, és kizárt a PCDD és PCDF rekombináns vegyületek keletkezése.

A regenerált 7 aktívkokszot, amely mentes a károsanyagoktól, ismét visszavezetjük a 6 adszorberbe kicserélve a szennyezett 7 aktívkokszot.

A 20 regenerátort elhagyó 24 nagy futőértékű gáz lényegében SO₂-t és higanyt tartalmaz. Ezt a 24 nagy fűtőértékű gázt a második 25 adszorberbe vezetjük, amely oxigénmentesen üzemel. Az oxigénmentes üzemmód következtében az SO₂-ból nem keletkezhet kénsav, úgyhogy a második adszorpcióban felhasznált 26 aktívkokszban csak a Hg adszorbeálódik, ezzel szemben az SO₂ áthalad a 25 adszorberen. így a második adszorpció során, melyet körülbelül 120 °C-on végzünk, az SO₂-t elválasztjuk a higanytól. Az SO₂ a második 25 adszorbert elhagyó 27 gázban töményített formában van, és értékesíthető kéntermékek előállítására szolgál.

A második 25 adszorberból származó higany tartalmú 26 aktívkokszot a második 29 regenerátorban - melyet ugyancsak oxigénmentesen üzemeltetünk - regeneráljuk. A második regeneráció folyamán uralkodó 600-650 °C hőmérséklet hatására a higany deszorbeálódik. A deszorpciós gázt ezután kondenzáljuk, hogy a higanyt ily módon fém formájában kinyerjük. A kondenzátum tisztítása után értékesíthető higany áll rendelkezésre.

A második regenerációban regenerált 26 aktívkokszot legalábbis részben újra betápláljuk a második 25 adszorberbe a szennyezett 26 aktívkokszot kicserélve.

Amint azt már a fentiekben ismertettük, az 1 vég6

HU 210 398 Β gázból a 2 szemétégető berendezés után a 3 elektrofilterrel leválasztjuk a 4 szállóport. Ezt a 32 olvasztókemencében kb. 1200 °C vagy magasabb hőmérsékletre hevítjük. A 4 szállóporban lévő nehézfémek elpárolognak, és nehézfémsókat képeznek, amelyeket kohósítani lehet. A ballasztanyagok egy 34 üvegszerű granulátummá üvegesednek. A szállóporra tapadó higany illékonysága folytán nem képez nehézfémsókat a 32 olvasztókemencében, és így a 32 olvasztókemencéből a 35 véggáz kihordja. A 35 véggázban még dioxinok és furánok is vannak, amelyek a rövid tartózkodási idő miatt nem bomlottak el a 32 olvasztókemencében, továbbá még PCDD és PCDF rekombináns vegyületek is lehetnek. Ezeket a károsanyagokat, tehát a higanyt, a dioxinokat és a furánokat, a 35 véggázból az adszorpcióban - amelyet kb. 120 °C-on végzünk - a 26 aktívkoksz adszorbeálja. A károsanyagmentes gázt, melynek hőmérséklete körülbelül 120 °C, egy itt nem ábrázolt kéménybe vezetjük.

Az adszorbeált higanyt, dioxinokat és furánokat tartalmazó 26 aktívkokszot, amely a harmadik adszorpcióban vesz részt, a második regenerációban regeneráljuk. Ekkor a dioxinok és a furánok, mint azt már az első regenerációval kapcsolatban leírtuk, elbomlanak, és a higanyt kinyerjük.

A 29 regenerátor, valamint a 25 és 36 adszorber a 20 regenerátorhoz és a 6 adszorberhez képest viszonylag kicsi és kompakt, mivel az ide bevitt aktívkokszmennyiségek és a 25 és 36 adszorbereken áthaladó gáztérfogat áramok az 1 véggáz térfogatáramához viszonyítva kicsik.

Ezzel az eljárással végeredményben az 1 véggáz tisztítása mellett eléljük, hogy az 1 véggázban lévő károsanyagokat többször adszorpcióval és regenerációval elválasztjuk, és azokból eladható termékeket állíthatunk elő.

A 2. ábra azonos eljárási lépéseket mutat be, mint amelyeket az 1. ábra alapján leírtunk. Lényeges különbség van azonban abban, hogy a tulajdonképpeni 2 szemétégető berendezés az utánakapcsolt tisztítóberendezéssel, amely az 1 véggázt tisztítja, nem közvetlenül van összekapcsolva a 40 értékes anyagokat hasznosító berendezéshez. A 7 szennyező anyagokat tartalmazó aktívkokszot - amely egy vagy több 2 szemétégető berendezésből, valamint más 41 véggáztisztító berendezésekből és például egy 42 kis teljesítményű erőműből, egy 43 talajdekontaminálóból, egy 44 ipari kazánból vagy egy 45 ipari eljárás gázból származik - viszszük be a 40 értékes anyagokat hasznosító berendezésbe. A 40 értékes anyagokat hasznosító berendezést így együttesen használja több kisebb berendezés, amelyeknél egy saját 40 értékes anyagokat hasznosító berendezés építésé gazdasági szempontokból nem érdemes.

Claims (25)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás oxigéntartalmú SO₂-vel, HCl-lel, NO_X általános képletű vegyületekkel és legalább egy nehézfémmel, valamint adott esetben további toxikus gázokkal, különösen furánokkal és dioxinokkal szennyezett gázok, különösen szemétégető berendezésekből származó gázok tisztítására regenerálható adszorpciós anyagok felhasználásával, azzal jellemezve, hogy

   a) a gázt egy első adszorberen (6) vezetjük át, ahol megtisztítjuk az SO₂-tól, a nehézfémektől és a további toxikus gázoktól,

   b) az adszorbert (6) elhagyó gázból a HCl-t kivonjuk, majd

   c) a gázban lévő NO_X általános képletű vegyületeket átalakítjuk,

   d) az első adszorber (6) szennyeződő adszorpciós anyagát oxigénmentes regenerációnak vetjük alá,

   e) az első regenerációnál szabaddá vált gázt egy második, oxigénmentesen működő adszorberbe (25) vezetjük, ahol a nehézfém - Hg - adszorbeálódik és így az SO₂-től, amely nem adszorbeálódik, elválasztjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második adszorberen (25) átáramló SO₂-gázt kénsavvá dolgozzuk fel.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második adszorberben (25) adszorbeált nehézfémet - Hg-t - egy második regenerációs lépésben elválasztjuk az adszorpciós anyagtól és fém formájában kinyeqük.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az első regenerációt olyan hőmérsékleten végezzük, amelyen az adszorbeált toxikus gázok, különösen a dioxinok és furánok elbomlanak.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 550 °C -nál nagyobb hőmérsékletet alkalmazunk.
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy 650 °C hőmérsékletet alkalmazunk.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első regenerációt úgy végezzük, hogy forró inertgázt vezetünk át ellenáramban az első reaktorban lévő szennyezett adszorpciós anyagon.
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az adszorpciós anyag tartózkodási ideje az első regenerációra szolgáló reaktorban legalább fél óra.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy az NO_X általános képletű vegyületeket az első adszorberen (6) való átáramlás és a HCl-gáz elválasztása után ammónia hozzáadásával egy reaktorban (14) katalitikusán elbontjuk.
10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázt a katalitikus bontás előtt egy hőcserélőben (11) 100 °C hőmérsékletre melegítjük.
11. 11. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első adszorbert (6) elhagyó véggázt egy hőcserélővel (5) lehűtjük.
12. 12. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első adszorbert (6) elhagyó véggázt egy hőcserélővel (5) lehűtjük.
13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a két hőcserélőt (5, 11) egymással termikusán összekapcsoljuk.
14. 14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázt az első adszorberbe (6) vezetés előtt porszűrővel szűrjük.

    HU 210 398 Β
15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy porszűrőként elektrofiltert (3) használunk.
16. 16. A 14. vagy 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a porszűrőben leszűrt szállóport (4) hevítjük.
17. 17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szállópor erőteljes hevítése következtében keletkező véggázt (35) egy harmadik adszorberbe (36) vezetjük.
18. 18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik adszorber (36) adszorpciós anyagát oxigénmentes regenerációnak vetjük alá olyan hőmérsékleten, amelyen az adszorbeált toxikus gázok elbomlanak.
19. 19. A 18. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik adszorber (36) adszorpciós anya- 15 gát a második regenerációs lépésbe vezetjük.
20. 20. A 18. vagy 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a harmadik adszorber (36) adszorpciós anyagának tartózkodási ideje legalább fél óra.
21. 21. A 18. vagy 19. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tartózkodási idő legalább egy óra.

    5
22. 22. Az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy adszorpciós anyagként aktívkokszot (7,26) használunk.
23. 23. Az 1-22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a véggázt egy NH₃-mal

    10 dúsított kvencsen vezetjük át az első adszorber (6) előtt.
24. 24. A 14-22. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a gázba a szűrő (3) előtt NH₃-at táplálunk.
25. 25. Az 1-24. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az első adszorbert (6) elhagyó gázból sósavat vagy NaCl-ot állítunk elő.

    HU 210 398 Β Int. Cl.⁶: BŐID 53/34

    34 33

    H₂so^

    1- ábra

    HU 210 398 Β Int. Cl.⁶: B 01 D 53/34