專(zhuān)利名稱：用于凈化含氯化氫氣體的反應(yīng)性組合物和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含氯化氫氣體的凈化。
更具體地，本發(fā)明涉及以碳酸氫鈉為主要成分的反應(yīng)性組合物，這種組合物可用于凈化含氯化氫的氣體。
煅燒是一種逐漸使人接受的用于消除生活垃圾或城市垃圾的技術(shù)。煅燒生活垃圾伴隨生成一種一般含氯化氫的煙。在將煙排到大氣之前，除去煙中的氯化氫是絕對(duì)必要的。
已知凈化含氯化氫的煙的方法在于用碳酸氫鈉處理煙，以便分解氯化氫，并生成氯化鈉。
更具體地，曾提出一種方法，這種方法是碳酸氫鈉粉末加到由煅燒爐排出的煙中，然后將這樣處理的煙送到過(guò)濾器(SOLVAY AND Cie，brochure TR.895/5c-B-1-1290)。在這種已知方法中，在加入碳酸氫鈉的地方所述煙的溫度是260℃。使用通過(guò)磨碎得到的經(jīng)調(diào)整的粉末狀碳酸氫鈉，這種碳酸氫鈉的90％(重量)是直徑小于16微米的顆粒。
實(shí)際上，在這種已知方法中使用的碳酸氫鈉粉末含有單碳酸鈉(monocarbonate de sodium)。
現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，有可能通過(guò)選擇適當(dāng)限定質(zhì)量的碳酸氫鈉使所描述的已知方法的效率最佳。
本發(fā)明此后涉及一種粉末狀的、固體的、反應(yīng)性的組合物，這種組合物用于凈化含氯化氫的氣體，所述的反應(yīng)性組合物包含98％(重量)以上的碳酸氫鈉和2％(重量)以下的單碳酸鈉，還具有由平均顆粒直徑小于0.050毫米的粒度分布斜率低于5所限定的粒度分布。
在本發(fā)明的反應(yīng)性組合物中，碳酸氫鈉和單碳酸鈉都被認(rèn)為是無(wú)水狀的。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)性組合物含有98％(優(yōu)選地至少99％)(重量)以上的碳酸氫鈉和2％(優(yōu)選地最高1％)(重量)以下的單碳酸鈉。這種組合物也可以含有市售碳酸氫鈉通常伴隨的其他雜質(zhì)，具體地是氯化鈉。
本發(fā)明的反應(yīng)性組合物是粉末狀的固體。本發(fā)明反應(yīng)性組合物的重要特性在于粒度分布，而粒度分布以平均顆粒直徑Dm小于0.050毫米(優(yōu)選地至多等于0.030毫米)，和粒度分布斜率σ低于5(優(yōu)選地至多等于3)表征。
在本發(fā)明的反應(yīng)性組合物中，平均直徑Dm和粒度分布斜率σ是用下述關(guān)系式確定的Dml=Σni.DiΣni,σ=D90-D10D50]]>式中，ni表示直徑Di的顆粒的頻率(以重量計(jì))，和D90、D50和D10分別表示90％、50％和10％的反應(yīng)性組合物的顆粒(以重量表示)直徑分別小于D90、D50和D10的直徑。這些顆粒分布參數(shù)是用SYMPATECGmbh生產(chǎn)的SYMPATEC modele HELOS 12LA測(cè)量裝置，采用激光衍射的分析方法確定的。
本發(fā)明的反應(yīng)性組合物專(zhuān)門(mén)用于凈化來(lái)自于生活垃圾煅燒爐的煙。除了氯化氫外，這些煙一般還含有二氧化硫。人們觀察到，本發(fā)明的反應(yīng)性組合物能達(dá)到有效凈化這些同時(shí)含有氯化氫和二氧化硫的煙。
在本發(fā)明的反應(yīng)性組合物中，碳酸氫鈉構(gòu)成基本的活性化合物。碳酸鈉的含量和粒度分布構(gòu)成另外兩個(gè)相互依賴的參數(shù)。一方面，觀察到，在其他所有條件都相同的條件下，碳酸鈉含量過(guò)高有引起反應(yīng)性組合物的顆粒聚結(jié)的趨勢(shì)，因而降低其效果。另一方面，反應(yīng)性組合物的粒度分布應(yīng)該遵守一種折中方案，已知細(xì)的粒度有利于與已處理氣體中氯化氫的反應(yīng)，而粗粒度有利于反應(yīng)固體產(chǎn)物的最后分離。實(shí)際上，特別推薦的反應(yīng)組合是這些組合物，它們的碳酸氫鈉重量含量是99-99.9％，單碳酸鈉的重量含量是0.1-1％，平均顆粒直徑是0.010-0.030毫米和粒度分布斜率是1-3。粒度分布參數(shù)的最佳值是與從反應(yīng)性組合物同處理氣體中的氯化氫和必要時(shí)二氧化硫的反應(yīng)中分離固體產(chǎn)物所使用的方法相關(guān)。事實(shí)上證實(shí)了，這些反應(yīng)產(chǎn)物具有與反應(yīng)組合物粒度分布直接相關(guān)的粒度分布。
特別適合使用靜電過(guò)濾器作為上述反應(yīng)產(chǎn)物分離設(shè)備的這種特殊情況的，一種本發(fā)明反應(yīng)性組合物的實(shí)施方式是，對(duì)于這種方式來(lái)說(shuō)，平均顆粒直接是0.020-0.030毫米，粒度分布斜率是1.25-2.50。這種本發(fā)明實(shí)施方式的一種優(yōu)選實(shí)施方案是這樣，在這種方案中至少90％(重量)顆粒的直徑等于或小于0.055毫米，至多10％(重量)顆粒直徑小于0.006毫米。
特別適合使用過(guò)濾布類(lèi)型的過(guò)濾器(例如布筒式過(guò)濾器)作為上述反應(yīng)產(chǎn)物機(jī)械分離設(shè)備的這種特殊情況的，另一種本發(fā)明反應(yīng)性組合物的實(shí)施方式是，對(duì)于這種方式來(lái)說(shuō)，平均顆粒直徑是0.010-0.020毫米，粒度分布斜率是1-3。這種本發(fā)明實(shí)施方式的一種優(yōu)選實(shí)施方案是這樣，在這種方案中至少90％(重量)顆粒的直徑等于或小于0.035毫米，至多10％(重量)顆粒直徑小于0.005毫米。
本發(fā)明反應(yīng)性組合物一般是通過(guò)磨碎市售碳酸氫鈉粗粉末得到的。這種粉末的組成及其粒度分布對(duì)于本發(fā)明反應(yīng)性組合物的質(zhì)量起作重要的作用。
根據(jù)一種特別推薦的本發(fā)明反應(yīng)性組合物的實(shí)施方式，這種反應(yīng)性組合物是通過(guò)磨碎下述粉末得到的這種粉末含有98％(優(yōu)選地至少99％)(重量)以上的碳酸氫鈉，和2％(優(yōu)選地是至多1％)(重量)以下的單碳酸鈉，以及這種粉末具有的粒度分布如至少85％(重量)顆粒的直徑小于0.500毫米，至多25％(重量)顆粒的直徑小于0.040毫米。根據(jù)本發(fā)明這種實(shí)施方式的一種優(yōu)選實(shí)施方案，磨碎使用的粉末具有粒度分布如，對(duì)于100個(gè)重量單位的顆粒，85個(gè)重量單位顆粒的直徑小于0.250毫米，50-70個(gè)重量單位顆粒的直徑小于0.125毫米，30-50個(gè)重量單位顆粒的直徑小于0.090毫米，25個(gè)重量單位以下的顆粒的直徑小于0.045毫米。
在已描述的特別推薦的實(shí)施方式中，磨碎條件構(gòu)成了重要參數(shù)。特別地，重要的是調(diào)節(jié)磨碎，以便避免在磨碎釋放的熱量作用下，粉末碳酸氫鈉的不適當(dāng)?shù)幕蜻^(guò)分的熱的分解。磨碎的最佳參數(shù)直接與其他的參數(shù)相關(guān)，如使用的磨碎機(jī)，進(jìn)行磨碎的粉末粒度分布和碳酸氫鈉含量和單碳酸鈉含量，所研究的本發(fā)明反應(yīng)性組合物的粒度分布以及其碳酸氫鈉含量和單碳酸鈉含量。事實(shí)上，在每種特定的情況下，磨碎的最佳參數(shù)可以很容易地通過(guò)實(shí)驗(yàn)室常規(guī)試驗(yàn)確定。
在其他所有條件都相同的條件下，本發(fā)明反應(yīng)性組合物作為含有氯化氫，和必要時(shí)含有二氧化硫的煙的凈化反應(yīng)物具有最佳效率。這種效率表現(xiàn)在，相對(duì)化學(xué)計(jì)算量而言，與分解氣體中確定分?jǐn)?shù)的氯化氫和二氧化硫所必需的反應(yīng)性組合物的過(guò)量相稱。
本發(fā)明反應(yīng)性組合物找到了用于凈化煅燒生活垃圾所殘留煙的有意義的應(yīng)用。
本發(fā)明此后還涉及含有氯化氫煙的凈化方法，根據(jù)這種方法在溫度為125-600℃的煙中加入含有碳酸氫鈉的本發(fā)明反應(yīng)性組合物，然后讓煙除塵。
在本發(fā)明的方法中，在煙中加入固體狀的反應(yīng)性組合物。一般地，將反應(yīng)性組合物加入煙流中，循環(huán)到反應(yīng)室內(nèi)。在這個(gè)室中，碳酸氫鈉分解煙中的氯化氫，同時(shí)生成氯化鈉。煙的除塵作用在于從中提取所生成的氯化鈉顆粒?？梢圆捎萌魏我阎倪m宜方法進(jìn)行這種除塵，例如用旋風(fēng)分離器的機(jī)械分離，通過(guò)過(guò)濾布的過(guò)濾分離或靜電分離。在實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)，在對(duì)煙進(jìn)行除塵之前，必需提供碳酸氫鈉與煙中氯化氫的足夠反應(yīng)時(shí)間。實(shí)際上，在煙中加入反應(yīng)性組合物之后，除塵應(yīng)該進(jìn)行2秒鐘以上(優(yōu)選地，在時(shí)間為2.5-6秒鐘之內(nèi))顯示出是有利的。
本發(fā)明方法找到了用于凈化來(lái)自于煅燒生活垃圾所生成的煙的特別有利的應(yīng)用。在這種本發(fā)明方法的特殊應(yīng)用中，除塵回收的固體產(chǎn)物一般地包括除了氯化鈉、硫酸鈉外的呈金屬態(tài)或化合態(tài)的多價(jià)金屬，以及碳酸鈉。這種固體產(chǎn)物可以用國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO93/04983[SOLVAY(Societe Anonyme)]中公開(kāi)的方式處理。
下面對(duì)附圖的描述可以使本發(fā)明的特點(diǎn)和細(xì)節(jié)突出出來(lái)。


圖1圖示出采用本發(fā)明方法煅燒生活垃圾的裝置；圖2和3這兩個(gè)圖表示了本發(fā)明反應(yīng)性組合物的兩種特定實(shí)施方式的累積粒度分布。
圖1表示的煅燒裝置包括煅燒爐1(部分示出)、回收鍋爐2、垂直管式反應(yīng)室3、除塵設(shè)備4和煙囪5。除塵設(shè)備4包括旋風(fēng)分離器6，接著是一組靜電過(guò)濾器。變通一下，這種裝置可以包括過(guò)濾布過(guò)濾器(例如筒式布濾器)，它們代替這組靜電過(guò)濾器7或置于這組靜電過(guò)濾器7的下游。
反應(yīng)室3配置了與反應(yīng)性組合物的加料設(shè)備14相連接的注入器8。
在圖1裝置運(yùn)行時(shí)，煅燒爐1生成含有氯化氫、二氧化硫和其中有重金屬的各種氣體與固體雜質(zhì)的煙。這種煙離開(kāi)煅燒爐1到達(dá)鍋爐2，在鍋爐中回收一部分不可忽視的熱量，然后通過(guò)通道9排出到達(dá)在注入器8下面的反應(yīng)室3下部。另外，來(lái)自于加料設(shè)備的本發(fā)明粉末狀的反應(yīng)性組合物供給注入器8，加料設(shè)備14的功能將在下面作說(shuō)明。這樣，在室3中，煙用來(lái)自于注入器8的反應(yīng)性組合物處理，這樣處理的結(jié)果在于分解煙中的氯化氫和二氧化硫，生成了氯化鈉和硫酸顆粒。在反應(yīng)室3出口，煙通過(guò)除塵設(shè)備4，在此分離出煙中含有的固體物質(zhì)，特別是重金屬以及在反應(yīng)室3中生成的氯化鈉和硫酸鈉。然后，將凈化的煙原樣地送到煙囪5。
供給注入器8使用的反應(yīng)性組合物來(lái)自于加料設(shè)備14。加料設(shè)備14包括裝有市售碳酸氫鈉粉末的料斗10和經(jīng)由振動(dòng)分配器12從料斗10供料的磨碎機(jī)11。磨碎機(jī)11是磨碎型的，其中以空氣流磨碎的方式傳遞磨碎能量(Kirk Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，Volume21，1983，page157)。磨碎機(jī)包括篩分構(gòu)件。它通過(guò)管道13與注入器8相連接。
下面的實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1在參照?qǐng)D1的上述裝置類(lèi)型的工業(yè)裝置中進(jìn)行生活垃圾的煅燒。在煅燒爐出口，煙具有下述特性
另外使用了市售碳酸氫鈉粉末，它具有如下的特性
這些市售的碳酸氫鈉粉末在由STMs.n.c.生產(chǎn)的RTM300-S磨碎型磨碎機(jī)中進(jìn)行磨碎。調(diào)節(jié)磨碎機(jī)的運(yùn)行，以便得到具有如圖2所示的粒度分布和下述重量組成的反應(yīng)性組合物NaHCO3＞99％Na2CO3＜1％圖2再現(xiàn)了由磨碎機(jī)所回收的反應(yīng)性組合物的累積粒度分布。在這個(gè)圖上，橫坐標(biāo)刻度代表以微米表示的顆粒直徑，而縱坐標(biāo)刻度代表以通過(guò)的％表示累積重量分?jǐn)?shù)。
將磨碎回收的反應(yīng)性組合物原樣立刻加入煙中，其流量基本相應(yīng)于每摩爾煙中的(HCl＋SO2)為1.6摩爾NaHCO3。然后用靜電過(guò)濾器對(duì)已處理的煙進(jìn)行除塵。
在凈化和除塵處理之后分析了煙的組成HCl200mg/Nm3SO210mg/Nm3實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的試驗(yàn)，使用的煙在煅燒爐出口具有下述的特性
使用與實(shí)施例1同樣的市售碳酸氫鈉粉末。不過(guò)改變了粉末的磨碎條件，以便得到具有圖3所表示的累積粒度分布(橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的刻度與圖2的相同)和下述重量組成的反應(yīng)性組合物NaHCO3＞99％Na2CO3＜1％將磨碎收回的反應(yīng)性組合物原樣立刻加入煙中，其流量基本相應(yīng)于每摩爾煙中的(HCl＋SO2)為1.2摩爾NaHCO3。然后用過(guò)濾布過(guò)濾器對(duì)已處理的煙進(jìn)行除塵。
在凈化的除塵處理之后分析了煙的組成HCl5mg/Nm3SO210mg/Nm權(quán)利要求
1.凈化含有氯化氫的氣體的粉末狀的、固體反應(yīng)性組合物，所述的反應(yīng)性組合物含有98％(重量)以上的碳酸氫鈉和2％(重量)以下的單碳酸鈉，并具有由平均顆粒直徑小于0.050毫米和粒度分布斜率小于5所限定的粒度分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于碳酸氫鈉的重量含量是至少99％，單碳酸鈉的重量含量至多是1％，平均顆粒直徑至多等于0.030毫米和粒度分布斜率至多等于3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于碳酸氫鈉的重量含量是99-99.9％，單碳酸鈉的重量含量是0.1-1％，平均顆粒直徑是0.010-0.030毫米和粒度分布斜率等于1-3。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于平均顆粒直徑是0.020-0.030毫米和粒度分布斜率是1.25-2.50。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于所述的反應(yīng)性組合物是由至少90％(重量)顆粒的直徑等于或小于0.055毫米，和至多10％(重量)顆粒的直徑小于0.006毫米的顆粒組成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的反應(yīng)性組合物，它具有圖2所表示的累積粒度分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于平均顆粒直徑是0.010-0.020毫米，粒度分布斜率是1-3。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于所述的反應(yīng)性組合物是由至少90％(重量)顆粒的直徑等于或小于0.035毫米，和至多10％(重量)顆粒的直徑小于0.005毫米的顆粒組成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的反應(yīng)性組合物，它具有圖3所表示的累積粒度分布。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)性組合物，它是通過(guò)磨碎一種粉末得到的，這種粉末含有98％(重量)以上碳酸氫鈉和2％(重量)以下單碳酸鈉，并且這種粉末具有粒度分布如至少85％(重量)顆粒直徑小于0.500毫米和至多25％(重量)顆粒的直徑小于0.040毫米。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于所述的粉末具有粒度分布如，每100重量單位為85重量單位顆粒的直徑小于0.250毫米，50-70個(gè)重量單位顆粒的直徑小于0.125，30-50個(gè)重量單位顆粒的直徑小于0.090毫米和25個(gè)重量單位以下的顆粒的直徑小于0.045毫米。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的反應(yīng)性組合物，其特征在于所述的粉末含有至少99％(重量)碳酸氫鈉和至多1％(重量)單碳酸鈉。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)性組合物，用于凈化煅燒生活垃圾所殘留的煙。
14.含有氯化氫的煙的凈化方法，根據(jù)這種方法在溫度125-600℃的煙中加入權(quán)利要求1-13中任一權(quán)利要求所述的反應(yīng)性組合物，然后對(duì)這種煙進(jìn)行除塵處理。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于除塵包括靜電分離，其特征還在于在煙中加入的反應(yīng)性組合物是權(quán)利要求4-6中任一權(quán)利要求所述的。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于除塵包括通過(guò)過(guò)濾布的過(guò)濾分離，其特征還在于在煙中加入的反應(yīng)性組合物是權(quán)利要求7-9中任一權(quán)利要求所述的。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在將反應(yīng)性組合物加入煙之后煙的除塵進(jìn)行2秒鐘以上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于在煙中加入反應(yīng)性組合物結(jié)束與除塵之間的時(shí)間是2.5-6秒。
全文摘要
凈化含有氯化氫氣體的粉末狀的、固體反應(yīng)性組合物，所述的反應(yīng)性組合物含有98％(重量)以上的碳酸氫鈉和2％(重量)以下的單碳酸鈉，并具有由平均顆粒直徑小于0.050毫米和粒度分布斜率小于5所限定的粒度分布。反應(yīng)性組合物在凈化煅燒生活垃圾所殘留的煙中得到應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01D53/50GK1143333SQ95192021
公開(kāi)日1997年2月19日 申請(qǐng)日期1995年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月20日
發(fā)明者N·發(fā)吉奧里尼 申請(qǐng)人:索爾維公司