RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (12)PL (11)189699 (13)B1 (21 ) Numer zgłoszenia: 331040 (22) Data zgłoszenia 22.05.1998 (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: 22.05.1998. PCT/SE98/00960 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 03.12.1998, W098/53900, PCT Gazette nr 48/98 (51) IntCl7 B01D 53/64 B01D 53/78 B01D 53/96 (54) Sposób i urządzenie do usuwania rtęci z gazów (30) Pierw szeństw o: 26.05.1997,SE.9701947-5 (73) U praw niony z patentu: BOLIDEN CONTECH AB, Stockholm, SE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 21.06.1999 BUP 13/99 (72) Tw órcy w ynalazku: Torkel Allgulin, Helsingborg, SE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.09.2005 WUP 09/05 (74) Pełnom ocnik: Kamiński Zbigniew, Kancelaria Patentowa PL 189699 B1 (57) 1. Sposób usuwania rtęci z gazów zawierających również dwutlenek siarki, polegający na oczyszczaniu gazu w w ieży absorpcyjnej za pomocą cieczy czyszczącej, cyrkulującej w obiegu zamkniętym i zawierającej od 0,01 do 300 mmol/l jonów rtęci (II) oraz przynajmniej dwukrotnie więcej jonów chloru, przy czym rtęć podstawowa z oczyszczanego gazu jest utleniana w w ieży absorpcyjnej tworząc chlorek rtęciawy Hg2Cl2 w fazie stałej, znam ienny tym, ze część fazy stałej chlorku rtęciawego Hg2Cl2 przekazuje się z wieży absorpcyjnej do jednostki reakcyjnej i utlenia do chlorku rtęciowego (II), przy czym chlor do procesu utleniania i.. 8 Urządzenie do usuwania rtęci z gazów zawierających również dwutlenek siarki, wyposażone w wieżę absorpcyjną znam ienne tym, ze jest wyposażone również w jednostkę reakcyjną (26), mającą w przekroju poprzecznym mniejsze wymiary od wymiarów przekroju poprzecznego wieży absorpcyjnej (11), oraz w układ przewodów (18, 20, 22) i zaworów łączących wylot (41) w dolnej części wieży absorpcyjnej (11) poprzez jednostkę reakcyjną (26) z wlotem (40) w górnej części tej wieży absorpcyjnej (11) i tworzących obieg zamknięty cieczy czyszczącej, przy czym dolna część (42) wieży absorpcyjnej (11) jest stożkowa i.. Fig.3.
2 189 699 Sposób i urządzenie do usuwania rtęci z gazów Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób usuwania rtęci z gazów zawierających również dwutlenek siarki, polegający na oczyszczaniu gazu w wieży absorpcyjnej za pomocą cieczy czyszczącej, cyrkulującej w obiegu zamkniętym i zawierającej od 0,01 do 300 mmol/l jonów rtęci (II) oraz przynajmniej dwukrotnie więcej jonów chloru, przy czym rtęć podstawowa z oczyszczanego gazu jest utleniana w wieży absorpcyjnej tworząc chlorek rtęciawy Hg2Cl2 w fazie stałej, znamienny tym, że część fazy stałej chlorku rtęciawego Hg2Cl2 przekazuje się z wieży absorpcyjnej do jednostki reakcyjnej i utlenia do chlorku rtęciowego (II), przy czym chlor do procesu utleniania i ciecz do odbioru utworzonych w tym procesie jonów rtęci (II) przepuszcza się z dolnej części jednostki reakcyjnej ku górze, a przy przejściu chloru i cieczy przez strefę reakcyjną w całej objętości tej strefy tworzy się w wyniku reakcji chlorek rtęciawy Hg2Cl2 w stanie stałym, zaś ilość dostarczanego do jednostki reakcyjnej chloru dostosowuje się do ilości niezbędnej do reakcji z jonami rtęci podczas ich przepływu przez strefę reakcyjną, a następnie łączy się ciecz zawierającą utworzone jony rtęci (II) z cieczą czyszczącą znajdującą się ponad strefą reakcyjną i tę mieszaninę cieczy zawierającą zwiększoną zawartość jonów rtęci (II) wprowadza się przez obieg zamknięty do wieży absorpcyjnej. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chlor i ciecz dostarcza się do strefy reakcyjnej jednostki reakcyjnej od dołu. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze chlor i ciecz dostarcza się do strefy reakcyjnej jednostki reakcyjnej od góry. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kontroluje się w sposób ciągły zawartość chlorku rtęciawego Hg2Cl2 w jednostce reakcyjnej. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze natężenie przepływu chloru dostarczanego do cieczy czyszczącej cyrkulującej w obiegu zamkniętym reguluje się w zależności od koncentracji jonów rtęci (II). 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze proces utleniania chlorku rtęciawego Hg2Cl2 w jednostce reakcyjnej prowadzi się w sposób ciągły. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że z obiegu zamkniętego cieczy czyszczącej wydziela się strumień do redukcji jonów rtęci (II), przeprowadzając ją korzystnie za pomocą sproszkowanego cynku, po czym z utworzonego chlorku rtęciawego Hg2Cl2 w stanie stałym wydziela się i odprowadza strumień oczyszczonej cieczy. 8. Urządzenie do usuwania rtęci z gazów zawierających również dwutlenek siarki, wyposażone w wieżę absorpcyjną znamienne tym, że jest wyposażone również w jednostkę reakcyjną (26), mającą w przekroju poprzecznym mniejsze wymiary od wymiarów przekroju poprzecznego wieży absorpcyjnej (11), oraz w układ przewodów (18, 20, 22) i zaworów łączących wylot (41) w dolnej części wieży absorpcyjnej (11) poprzez jednostkę reakcyjną (26) z wlotem (40) w górnej części tej wieży absorpcyjnej (11) i tworzących obieg zamknięty cieczy czyszczącej, przy czym dolna część (42) wieży absorpcyjnej (11) jest stożkowa i połączona z górną częścią (26A) jednostki reakcyjnej (26), natomiast dolna część tej jednostki reakcyjnej (26), tworząca strefę reakcyjną (26B) jest połączona przewodem (37) do zasilania chlorem, przewodem (43) do zasilania wodą oraz przewodem (22) z zamkniętym obiegiem cieczy czyszczącej. 9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wieża absorpcyjna (11) jest zaopatrzona w układ płytek (45), umieszczony pod wylotem (41) cieczy czyszczącej i zapobiegający przepływowi promieniowemu i konwekcyjnemu tej cieczy czyszczącej. * * *
189 699 3 Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania rtęci z gazów zawierających również dwutlenek siarki, polegający na oczyszczaniu gazu w wieży absorpcyjnej za pomocą cieczy czyszczącej, cyrkulującej w obiegu zamkniętym i zawierającej od 0,01 do 300 mmol/l jonów rtęci (II) oraz przynajmniej dwukrotnie więcej jonów chloru, przy czym rtęć podstawowa z oczyszczanego gazu jest utleniana w wieży absorpcyjnej tworząc chlorek rtęciawy Hg2Cl2 w fazie stałej. Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do usuwania rtęci z gazów zawierających również dwutlenek siarki, wyposażone w wieżę absorpcyjną. Sposób i urządzenie do usuwania rtęci z gazów jest przystosowane zwłaszcza do oczyszczania gazów powstających w wyniku prażenia rudy siarki, jak również innych gazów zawierających rtęć i niewielką ilość dwutlenku siarki. Większość krajów stawia obecnie bardzo ostre wymagania dotyczące emisji rtęci do atmosfery, podczas różnych procesów technologicznych w przemyśle. Gazy te zawierają zwykłe rtęć w postaci podstawowej Hg. W celu usuwania z nich rtęci opracowano w ostatnim czasie kilka sposobów ich oczyszczania, jednakże sposoby te wymagają stosowania złożonych i kosztownych urządzeń oraz różnych dodatków i odczynników. Jednym z najefektywniejszych i najczęściej stosowanych dotychczas sposobów oczyszczania gazów z rtęci, stosowanych w przemyśle metalurgicznym, jest proces chlorowania Boliden-Norzinka, znany z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych AP nr US 3 849 537, US 4 233 274 i US 4 640 751. Oczyszczanie gazów dokonuje się w tym procesie w płuczce, wyposażonej w wieżę absorpcyjną w której roztwór czyszczący prócz chlorku rtęciowego (II) zawiera również usunięty z gazu dwutlenek siarki, przy czym usunięta i odseparowana rtęć ma postać chlorku rtęciawego (I) Hg2Cl2, zwanego kalomelem. Pył kalomelu jest rozpylany za pomocą dysz, a jego roztwór osadza się na dnie wieży absorpcyjnej. Zawarte w gazie pary rtęci podstawowej Hg są efektywnie utleniane w wieży absorpcyjnej, za pomocą chlorku rtęciowego (II) zawartego w roztworze czyszczącym, tworząc fazę stałą kalomelu. Opuszczający wieżę absorpcyjną roztwór czyszczący cyrkuluje w obiegu zamkniętym, z którego wydzielany jest strumień uwalniany z wytrąconego kalomelu i stopniowo poddawany oczyszczaniu, przy czym część tego strumienia jest kierowana bezpośrednio do odbiorcy. Pozbawiony kalomelu strumień roztworu czyszczącego przepływa do zbiornika osadczego, w którym następuje separacja kalomelu w fazie stałej w postaci osadu albo szlamu, a następnie - po odsuszeniu - kierowany jest do silosu w celu magazynowania go. Z silosu - w różnych przedziałach czasowych - strumień roztworu czyszczącego przepływa do urządzenia regeneracyjnego, w którym kalomel zostaje utleniony za pomocą chloru do postaci chlorku rtęciowego (II). Chlorek rtęciowy (II) jest ponownie kierowany do głównego, zamkniętego obiegu roztworu czyszczącego, w celu utrzymania w nim określonej jego koncentracji. Zawartość rtęci (II) w cieczy czyszczącej zmienia się w sposób ciągły w wyniku zachodzącej reakcji: Hg + HgCl2 -> Hg2Cl2 (kalomel) Tak więc zużycie jonów rtęci (II) w roztworze czyszczącym wzrasta ze wzrostem zawartości rtęci w oczyszczanym gazie. Zawartość rtęci (II) w gazie spada stosunkowo szybko po przekroczeniu jego określonej zawartości, co oznacza, że do urządzenia winna być szybko wprowadzona dodatkowa ilość chlorku rtęciowego (II). Ta konieczność uzupełniania chlorku rtęciowego (II) w roztworze czyszczącym jest znaczącą cechą opisywanego procesu. Jeżeli zawartość jonów rtęci (II) w roztworze czyszczącym spadnie, wskutek chwilowej wysokiej zawartości rtęci podstawowej Hg w oczyszczanym gazie, występuje wówczas trudność utrzymywania optymalnych warunków procesu, powodując zarówno obniżenie jego efektywności, jak i wymaganej czystości gazu. W czasie procesu utleniania chlorku rtęciawego Hg2Cl2, czyli kalomelu, powstaje rozpuszczony w cieczy czyszczącej dwutlenek siarki, powodując dodatkowe zuzycie niezbędnego do jego utlenienia chloru oraz tworzenie się kwasu siarkowego, którego roztwór w cieczy czyszczącej może występować tylko w bardzo ograniczonej koncentracji. Z tego powodu utlenianie kalomelu chlorem było dotychczas realizowane w obiegu odseparowanym od głównego obiegu cieczy czyszczącej. Zasadnicza niedogodność tego znanego procesu utleniania przez chlorowanie polega na tym, ze zużycie chlorku rtęciowego (II) zależy zarówno od całkowitej ilości cieczy czyszczącej w obiegu, jak i od jego koncentracji w tej cieczy.
4 189 699 Określona koncentracja chloru w cieczy czyszczącej może być utrzymywana w określonym zakresie przez okresowe dostarczanie go do obiegu jonów rtęci (II), utworzonych w procesie utleniania - z zewnętrznego źródła tych jonów. Jednakże ze względu na efektywność i wydajność procesu oczyszczania gazów, korzystniejsze jest utrzymywanie zawartości jonów rtęci (II) w obiegu cieczy czyszczącej na jednakowym poziomie, tak aby czasowe zmiany zawartości jonów rtęci (II) były pomijalnie niewielkie i niezależne od jakichkolwiek zmian zawartości rtęci podstawowej w gazie podlegającym oczyszczaniu. Wynika stąd, iż proces oczyszczania gazów przez chlorowanie byłby technicznie znacznie korzystniejszy w stosunku do znanych procesów chlorowania, gdyby możliwa była szybka kontrola średniej zawartości jonów rtęci (II) w cieczy czyszczącej, bez konieczności wprowadzania do obiegu chlorku rtęciowego (II) ze źródeł zewnętrznych oraz bez potrzeby separacji utlenionego chlorku rtęciawego, czyli kalomelu. Proces chlorowania może się stać również bardziej korzystny przez efektywniejsze usuwanie rtęci z gazu, nawet podczas czasowych zmian jej zawartości w oczyszczanym gazie. Jednym z najpoważniejszych problemów znanego procesu chlorowania jest obecność dwutlenku siarki w cieczy czyszczącej, który wskutek reakcji utleniania z chlorem tworzy kwas chlorowodorowy, a następnie kwas siarkowy, utrudniając proces utleniania chlorku rtęciawego (I) do chlorku rtęciowego (II). Wskutek tworzenia się tych kwasów roztwór czyszczący staje się coraz bardziej kwaśny i przed uzyskaniem osadu musi być zneutralizowany. Obecność rtęci dodatkowo komplikuje sytuację, ponieważ nie zawsze możliwe jest wyeliminowanie powstających złożonych związków chloru i siarki zakłócających proces. Wyeliminowanie powyższych niedogodności zapewni możliwość stosowania procesu chlorowania w nowoczesnych procesach oczyszczania gazów zawierających rtęć. Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu usuwania rtęci z gazów, który wyeliminuje omówione powyżej niedogodności znanych dotychczas sposobów ich oczyszczania. Cel ten zrealizowano w sposobie usuwania rtęci z gazów według wynalazku, który charakteryzuje się tym, ze część fazy stałej chlorku rtęciawego Hg2Ch przekazuje się z wieży absorpcyjnej do jednostki reakcyjnej i utlenia do chlorku rtęciowego (III). Chlor do procesu utleniania i ciecz do odbioru utworzonych w tym procesie jonów rtęci (II) przepuszcza się z dolnej części jednostki reakcyjnej ku górze, a przy przejściu chloru i cieczy przez strefę reakcyjną w całej objętości tej strefy, tworzy się w wyniku reakcji chlorek rtęciawy Hg2Cl2 w stanie stałym, zaś ilość dostarczanego do jednostki reakcyjnej chloru dostosowuje się do ilości niezbędnej do reakcji z jonami rtęci podczas ich przepływu przez strefę reakcyjną a następnie łączy się ciecz zawierającą utworzone jony rtęci (II) z cieczą czyszczącą znajdującą się ponad strefą reakcyjną i tę mieszaninę cieczy zawierającą zwiększoną zawartość jonów rtęci (II) wprowadza się przez obieg zamknięty do wieży absorpcyjnej. Chlor i ciecz czyszczącą dostarcza się do strefy reakcyjnej jednostki reakcyjnej korzystnie od dołu, jednakże można je również dostarczać od góry, przy czym zawartość chlorku rtęciawego Hg2C b kontroluje się w jednostce reakcyjnej korzystnie w sposób ciągły. Natężenie przepływu chloru dostarczanego do cieczy czyszczącej, cyrkulującej w obiegu zamkniętym, reguluje się w zależności od koncentracji jonów rtęci (II). Proces utleniania chlorku rtęciawego Hg2Cl2 w jednostce reakcyjnej prowadzi się korzystnie w sposób ciągły. Z obiegu zamkniętego cieczy czyszczącej wydziela się korzystnie strumień do redukcji jonów rtęci (II), przeprowadzając ją korzystnie za pomocą sproszkowanego cynku, po czym z utworzonego chlorku rtęciawego Hg2Cl2 w stanie stałym wydziela się i odprowadza strumień oczyszczonej cieczy. Cel wynalazku realizuje również urządzenie do usuwania rtęci z gazów według wynalazku wyposażone w znaną wieżę absorpcyjną, która charakteryzuje się tym, ze jest dodatkowo wyposażona w jednostkę reakcyjną, mającą w przekroju poprzecznym mniejsze wymiary od wymiarów przekroju poprzecznego wieży absorpcyjnej, oraz w układ przewodów i zaworów łączących wylot w dolnej części wieży absorpcyjnej poprzez jednostkę reakcyjną z wlotem w górnej części tej wieży absorpcyjnej i tworzących obieg zamknięty cieczy czyszczącej. Dolna część wieży absorpcyjnej jest stożkowa i połączona z górną częścią jednostki reakcyjnej, natomiast dolna część tej jednostki reakcyjnej, tworząca strefę reakcyjną jest połączona
189 699 5 przewodem do zasilania chlorem, przewodem do zasilania wodą oraz przewodem zamkniętego obiegu cieczy czyszczącej. Wieża absorpcyjna urządzenia według wynalazku jest korzystnie zaopatrzona w układ płytek, umieszczony pod wylotem cieczy czyszczącej i zapobiegający przepływowi promieniowemu i konwekcyjnemu tej cieczy. Zaletą sposobu i urządzenia do usuwania rtęci z gazów według wynalazku jest niezanieczyszczanie środowiska, bezpieczeństwo obsługi, niskie koszty eksploatacyjne i duża wydajność procesu. Cyrkulującą i wychodząca z wieży absorpcyjnej ciecz czyszcząca może być użyta do kontroli ilości dodawanego chloru, zapewniając ciągłe dostosowywanie ilości jonów rtęci (II) niezbędnych do utleniania chlorku rtęciawego Hg2Cl2, czyli kalomelu. Ponadto ubytki chlorku rtęci (II) mogą być znacząco zredukowane, bowiem stosowana objętość cieczy jest znacznie mniejsza niż w dotychczasowych procesach. Ponadto zespoły urządzenia mają znacznie mniejsze wymiary, co jest wynikiem eliminacji stosowania roztworu buforowego i prowadzenia ciągłego procesu utleniania oraz całkowitego wyeliminowania utleniania dwutlenku siarki zawartej w cieczy czyszczącej. Również operacje wymagające utrzymywania chloru na określonym poziomie są realizowane za pomocą zespołów o niewielkich wymiarach, dzięki czemu mogą znajdować się w małej, izolowanej przestrzeni. Wyeliminowane zostały również pojemniki buforowe do utrzymywania osadu kalomelu i roztworu chlorku rtęci (II), łącznie z towarzyszącymi im przewodami. Sposób usuwania rtęci z gazów według wynalazku opiera się głównie na dwóch właściwościach kalomelu, a mianowicie na właściwości jego wytrącania się, co jest wynikiem struktury jego cząsteczek i dużej gęstości, oraz na właściwości utleniania chlorem (Cli). Utlenianie kalomelu chlorem, przeprowadzane zgodnie z wynalazkiem w jednostce reakcyjnej, eliminuje problemy związane z obecnością dwutlenku siarki w cieczy czyszczącej. Dolna część jednostki reakcyjnej, tworząca strefę reakcyjną jest przystosowana do osadzania się kalomelu i fazy ciekłej o dużej gęstości, z których to osadów jest usuwana ciecz, natomiast jej górna część jest przystosowana do separacji osadu kalomelu w postaci szlamu z cieczy czyszczącej. Jednostka reakcyjna jest w górnej części szeroka i zwęza się ku dołowi, gdzie znajduje się sfera reakcyjna. Zawarte w cieczy czyszczącej cząsteczki kalomelu w fazie stałej osadzają się w procesie wytrącania w górnej części jednostki reakcyjnej, a powstały osad jest uwadniany, względnie stopniowo nasycany do większej koncentracji podczas przemieszczania się jego cząsteczek wzdłuż jednostki reakcyjnej. Ciężar i duża gęstość kalomelu znajdującego się w strefie reakcyjnej wypycha ciecz zawartą w osadzie ku górze, do górnej części jednostki reakcyjnej. Dzięki temu w strefie reakcyjnej znajdują się tylko cząsteczki kalomelu w fazie stałej, z wyjątkiem substancji dodawanych ze źródła zewnętrznego, wypełniając całą jej objętość, która jest dostosowana do normalnych warunków przepływu cieczy czyszczącej. Jednakże w pewnych przypadkach strefa reakcyjna nie powinna być całkowicie wypełniona kalomelem, na przykład w czasie jego dodawania ze źródła zewnętrznego. Podczas przepływu chloru w fazie gazowej i wody albo też innej cieczy, na przykład cieczy czyszczącej z obiegu zamkniętego - od dołu strefy reakcyjnej ku górze zachodzi utlenianie znajdującego się w niej chlorku rtęciawego (I), czyli kalomelu, do związku chlorku rtęci (II). Wytworzony chlorek rtęci (II) jest przenoszony wraz z cieczą czyszczącą do górnej części jednostki reakcyjnej mieszając się z nią. Ilość chloru dostarczonego do jednostki reakcyjnej winna być równa jego ilości zużywanej w procesie utleniania podczas przejścia kalomelu przez strefę reakcyjną dzięki czemu chlor nie przedostaje się do górnej części jednostki reakcyjnej i nie tworzy z dwutlenkiem siarki, zawartym w cieczy czyszczącej, żadnych związków. Ponieważ kalomel utlenia się bardzo szybko w atmosferze chloru, wymiary strefy reakcyjnej są stosunkowo niewielkie. W zależności od potrzeby chlor i ciecz czyszcząca mogą być dostarczane do strefy reakcyjnej zarówno od dołu, jak i od góry. Kontrola zawartości kalomelu w jednostce reakcyjnej umożliwia utrzymywanie go w całej objętości strefy reakcyjnej przez dostarczenie do jednostki reakcyjnej wydzielonego strumienia cieczy czyszczącej z obiegu zamkniętego. Operacja ta może być całkowicie zautomatyzowana i inicjowana, na przykład przez sygnał pomiarowy
6 189 699 zawartości kalomelu w jednostce reakcyjnej, a następnie sterowana za pomocą zaworu wspomagającego. Utworzony kalomel w fazie stałej może być przeniesiony do jednostki reakcyjnej dwoma różnymi sposobami, a mianowicie przez ciecz czyszczącą albo przez wykorzystanie siły ciążenia grawitacyjnego. W tym przypadku jednostka reakcyjna winna być bezpośrednio połączona z dolną częścią wieży absorpcyjnej. Ilość i zawartość wprowadzanej do jednostki reakcyjnej cieczy czyszczącej może być łatwo kontrolowana, na przykład przez pomiar zmian zawartości kalomelu, powodujących zmianę ciężaru całej jednostki reakcyjnej, albo też przez optyczną obserwację poziomu kalomelu w tej jednostce. Proces utleniania w jednostce reakcyjnej może zachodzić zarówno nieprzerwanie, jak i okresowo, w niewielkich odcinkach czasu, w których ciecz zostaje poddana innym procesom, na przykład procesowi redukcji. W tym drugim przypadku z obiegu zamkniętego pobierana jest część cieczy czyszczącej w celu redukcji jonów rtęci (II) do rtęci (I), stanowiącej składnik kalomelu, za pomocą odpowiednich czynników redukcyjnych, z których następnie wydziela się oczyszczony strumień cieczy, używany do dalszych operacji czyszczenia. Górny pojemnik jednostki reakcyjnej może być pojemnikiem hydrocyklonowym albo innego rodzaju pojemnikiem odwadniającym, umożliwiającym wytrącanie się osadu. Jednostka reakcyjna jest korzystnie połączona z dolną częścią wieży absorpcyjnej, która ma kształt stożka, zwęzającego się w kierunku do tej jednostki. Dzięki temu znaczna część procesu wytrącania się osadu kalomelu ma miejsce w dolnej części wieży absorpcyjnej, a osad ten bez przeszkód przepływa do górnej części znajdującej się pod n ią jednostki reakcyjnej o wydłużonym kształcie. Przekroje poprzeczne dolnej części wieży absorpcyjnej i jednostki reakcyjnej winny być - w miejscu ich połączenia - takie same. Urządzenie do usuwania rtęci z gazów według wynalazku jest uwidocznione w przykładowym rozwiązaniu konstrukcyjnym na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia schemat ideowy tego urządzenia; fig. 2 - schemat ideowy odmiany urządzenia według wynalazku, a fig. 3 - schemat konstrukcyjny urządzenia do usuwania rtęci z gazów według wynalazku. Przedstawione na fig. 1 urządzenie 10 do usuwania rtęci z gazów jest złozone z wieży absorpcyjnej 11 zaopatrzonej we wlot 12 oczyszczanego gazu zawierającego rtęć oraz w wylot 13 gazu oczyszczonego z rtęci, a także z jednostki reakcyjnej 26. Ciecz czyszcząca jest rozpylana w wieży absorpcyjnej 11 za pomocą dysz 14, umieszczonych ponad komorami 15 i zbierana na dnie 16 wieży absorpcyjnej. W górnej części wieży absorpcyjnej 11 znajduje się nieuwidoczniony na rysunku separator kropelkowy, który zapobiega zabieraniu cieczy czyszczącej przez wychodzący gaz. Ciecz czyszcząca jest odprowadzana z przestrzeni nad dnem 16 wieży absorpcyjnej 11, za pomocą przewodu 18, do zbiornika 19, a następnie jest przepompowywana z powrotem do górnej części wieży absorpcyjnej 11, za pomocą pompy 19A, przewodem 20. Z przewodu 20 wydzielony strumień cieczy jest kierowany, za pomocą przewodu 22, do separatora osadu 23, po czym pozbawiona osadu ciecz czyszcząca przepływa z górnej części separatora 23 przewodem 24 z powrotem do zbiornika 19. Ciecz czyszcząca, zawierająca kalomel i znajdująca się w dolnej części separatora 23, przepływa przewodem 25 do jednostki reakcyjnej 26, w której kalomel zostaje utleniony. Jednostka reakcyjna 26 ma postać podwójnego pojemnika albo tez niepokazanego na rysunku - układu umieszczonych jeden nad drugim pojemników, przy czym dolny pojemnik jest bezpośrednio połączony, za pomocą pionowego przewodu, z dolną częścią górnego pojemnika. Dolna część podwójnego pojemnika albo dolny pojemnik dwupojemnikowej jednostki reakcyjnej 26 tw orzą strefę reakcyjną 26B, w ąską i długą w porównaniu do górnej części podwójnego pojemnika 26A albo też górnego pojemnika dwupojemnikowej jednostki reakcyjnej 26. Do strefy reakcyjnej 26B jest doprowadzany za pomocą przewodu 27 chlor w fazie gazowej i woda albo inny rozpuszczalnik, który wraz z chlorem przepływa wzdłuż strefy reakcyjnej 26B. Wytwarzane w tej strefie reakcyjnej 26B jony rtęci (II), będące wynikiem procesu utleniania kalomelu Hg2Cl2, są transportowane wraz z wodą lub rozpuszczalnikiem do górnej części podwójnego pojemnika 26A tworzącego jednostkę reakcyjną 26, a z niej - łącznie z cieczą wydzieloną z osadu kalomelu - przewodem 28 do zbiornika 19.
189 699 7 Natomiast strumień cieczy wydzielony z przewodu 20 przepływa przewodem 29 do reaktora 30, do którego wprowadzany jest cynk w postaci sproszkowanej, służący do redukcji zawartych w roztworze jonów rtęci (II). Osad utworzony z kalomelu, w wyniku tej redukcji, jest wprowadzany do pojemnika zbiorczego 31, zaś strumień cieczy oczyszczony z rtęci zostaje poddany dalszemu oczyszczaniu ze szkodliwych dla środowiska składników i jest odprowadzany z urządzenia za pomocą przewodu 32. W razie potrzeby oczyszczony strumień cieczy może być doprowadzany za pomocą przewodu 32A z powrotem do zbiornika 19 jako uzupełnienie czystej cieczy. Ciecz czyszcząca może być również opcjonalnie zawrócona z reaktora 30, po ekstrakcji kalomelu, do zbiornika 19 za pomocą przewodu 30A, bez uprzedniego jej oczyszczania. Urządzenie do usuwania rtęci z gazów, przedstawione na fig. 2, różni się od urządzenia przedstawionego na fig. 1 tym, ze redukcja cieczy czyszczącej, za pom ocą sproszkowanego cynku, jest realizowana w sposób przerywany zarówno w separatorze 23 osadu, jak i w jednostce reakcyjnej 26. Przewód 25, łączący separator 23 z jednostką reakcyjną 26, jest zaopatrzony w zawór 25A, służący do jego zamykania wówczas, kiedy zachodzi potrzeba szybkiego czyszczenia lub kiedy jednostka reakcyjna 26 zawiera nadmiar kalomelu, powodując zatrzymanie dostarczania chloru do strefy reakcyjnej 26B. Po rozpoczęciu dostarczania sproszkowanego cynku do separatora 23 osadu, uruchamiane jest mieszadło 33, przyspieszając reakcję redukcji. Po upływie określonego czasu dostarczanie cynku i mieszadło 33 są zatrzymywane, natomiast zawór 25A jest ponownie otwierany, wskutek czego kontynuowany jest proces utleniania przez ponowne dostarczanie chloru do strefy reakcyjnej 26B. Wytworzony kalomel jest odprowadzany z separatora 23 osadu, za pomocą przewodu 34B, do zbiornika 34 albo tez z dolnej części strefy reakcyjnej 26B przez zbiomik pośredni 36 do zbiornika 35. Natomiast oczyszczony strumień cieczy jest pobierany z separatora 23 osadu za pom ocą przewodu 23A. Urządzenie 10 do usuwania rtęci z gazów według wynalazku, przedstawione na fig. 3, ma wieżę absorpcyjną 11, zaopatrzoną w umieszczony w jej dolnej części wlot 12 gazu wejściowego zawierającego rtęć, oraz w znajdujący się na jej wierzchołku wylot 13 gazu oczyszczonego z rtęci. Wieża absorpcyjna 11 jest ponadto zaopatrzona w znajdujące się pod wylotem 13 - dysze 14 i komory absorpcyjne 15. Stożkowa, dolna część 42 wieży absorpcyjnej 11 jest połączona z jednostką reakcyjną 26, a ponadto jest zaopatrzona w przewód 43 do dostarczania wody, w przewód 47 do dostarczania chloru oraz w przewód 27 do dostarczania sprężonego powietrza, a także w przewody 22 cieczy czyszczącej. Ciecz czyszcząca, wydzielona z zamkniętego obiegu, jest dostarczana przewodem 22 do dolnej części 42 wieży absorpcyjnej 11, w pobliżu jednostki reakcyjnej 26, ewentualnie do górnej części 26A jednostki reakcyjnej 26. Poniżej dolnej części jednostki reakcyjnej 26 znajduje się zbiomik 35, połączony z nią za pomocą zbiornika pośredniego 36. Ciecz czyszcząca może być pobierana z zamkniętego obiegu i dostarczona przewodem 22 również do zbiornika pośredniego 36, w celu oczyszczenia jej z kalomelu i absorpcji zawartej w niej rtęci podstawowej. Dolna część 42 wieży absorpcyjnej 11 jest ponadto zaopatrzona w płytki 45, zapobiegające przepływowi konwekcyjnemu oraz przepływowi promieniowemu cieczy czyszczącej. Chlor jest dostarczany do dolnej części jednostki reakcyjnej 26 przewodem 37 ze zbiornika 38. Usuwanie rtęci z gazów za pom ocą urządzenia 10 według wynalazku ma przebieg następujący: Kalomel, czyli chlorek rtęciawy Hg2Cl2, utworzony przez utlenianie rtęci podstawowej Hg, jest przepompowywany ze zbiornika 19, za pomocą pompy 19A przewodem 20, razem z cieczą czyszczącą z powrotem do górnej części wieży absorpcyjnej 11, lecz jego część jest, w wyniku wytrącania, przenoszona przez ciecz czyszczącą znajdującą się w dolnej części tej wieży absorpcyjnej 11, ku dołowi, do jednostki reakcyjnej 26. W jednostce reakcyjnej 26 kalomel jest utleniany za pomocą chloru (fig. 1) dostarczonego przewodem 27, korzystnie razem ze sprężonym powietrzem. W wyniku utleniania kalomelu tworzą się w strefie reakcyjnej 26B jony rtęci (II), transportowane wraz z poruszającą się ku górze cieczą czyszczącą dostarczaną przewodem 22 (fig. 3) do dolnej części jednostki reakcyjnej 26, oraz dodatkowo z wodą dostarczaną przewodem 43, powodując wypieranie kalomelu ku górze. W dolnej części 42 wieży absorpcyjnej 11 ciecz zawierająca jony rtęci (II) miesza się z przepływającą ku górze cieczą czyszczącą do której jest korzystnie dostarczona dodatkowa ciecz czyszcząca z przewodu 22 obiegu zamkniętego. Ta mieszanina cieczy czyszczącej, o zwiększonej
8 189 699 zawartości jonów rtęci (II), jest przenoszona do wylotu 41, a następnie przepływa przewodami 18 i 20 do wlotu 40 w górnej części wieży absorpcyjnej 11 i wypływając przez dysze 14 powoduje utlenianie rtęci podstawowej zawartej w wejściowym gazie oczyszczanym. Wydzielony strumień cieczy czyszczącej, służący do usuwania kalomelu, jak również strumień oczyszczonej cieczy z systemu czyszczącego może być pobrany za pom ocą przewodu 29 i poddany redukcji za pomocą sproszkowanego cynku w reaktorze redukcyjnym 30, przy czym oczyszczona ciecz jest odprowadzana z reaktora redukcyjnego 30 przewodem 32, zaś kalomel - otworami wylotowymi, znajdującymi się w dolnej części tego reaktora 30. Z jednego z tych otworów wylotowych kalomel jest kierowany do utworzonego przez przewody 18, 20, 22 obiegu zamkniętego cieczy czyszczącej, zaś z drugiego otworu wylotowego do zbiornika 31 magazynującego kalomel. Fig. 2
Fig.3. 189 699 9
10 189 699 Fig.1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł