專利名稱：用于吸收氣體中有害物質(zhì)的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于吸收氣體中有害物質(zhì)的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
在許多工業(yè)過程中尤其在燃燒過程中形成了煙霧或者說廢氣，該煙霧或者說廢氣 包含酸性成分，例如二氧化硫(S02)、鹽酸(HCl)、氟化氫(HF)和/或氮氧化物(N0、N02)，所 述成分由于其對于生態(tài)系統(tǒng)的有害性而稱作有害物質(zhì)。因此，為了保護人類、動物和植物，公布了廢氣中有害物質(zhì)的允許極限值的法律規(guī)定。為了遵守所述極限值，在許多情況下要求凈化廢氣。由現(xiàn)有技術(shù)公開了用于所謂的濕式廢氣處理的不同的技術(shù)，所述技術(shù)已經(jīng)在工業(yè) 上得到使用。在所述方法中，為了分離有害物質(zhì)大多數(shù)使用鈣吸收劑(石灰石、生石灰以及 氫氧化鈣)。所述鈣化合物與水混合，隨后作為懸浮液存在并且與在煙霧中存在的酸性氣體 接觸，從而能夠?qū)⒂泻ξ镔|(zhì)從氣相吸收到液相中。吸收到液相中的酸性有害物質(zhì)隨后就以 離子形式溶解，并且與鈣吸收劑的溶解到懸浮液中的鈣離子進行反應(yīng)。由此產(chǎn)生的反應(yīng)產(chǎn)物能夠根據(jù)其它過程控制保持溶解在懸浮液中，在相應(yīng)過飽和 時形成晶體并且最后甚至作為固體形式沉淀。尤其在用油和煤燒的燃燒過程中廢氣中大多數(shù)有害物質(zhì)是二氧化硫S02。在所謂的煙霧脫硫設(shè)備中，用開頭所述的方法從煙霧中分離S02，其中作為鈣吸收 劑主要使用石灰石懸浮液形式的石灰石。在所述設(shè)備中，在氧化以及結(jié)晶過程之后由懸浮 液中所吸收的二氧化硫S02以及溶解的石灰石形成可用的石膏(CaS04 2H20)。由現(xiàn)有技術(shù)公開了將用于煙霧脫硫的接觸裝置構(gòu)成具有滴柱的噴射塔。在該噴射 塔中將石灰石懸浮液通過多個通常水平布置的噴射平面和噴射噴嘴噴入垂直的流通煙霧 的裝置中。從噴射噴嘴中出來的石灰石懸浮液滴與流動的煙霧接觸并且進行熱量和物質(zhì)輸 送過程。如果人們將煙霧/懸浮液混合物視為是乳狀液，那么煙霧作為連續(xù)相并且石灰石 懸浮液作為彌散相被導(dǎo)引。在所述噴射塔中的常規(guī)的煙霧空管速度在2. 5和5m/sec之間。在所描述的熱量和物質(zhì)輸送過程中，通常從煙霧中汲取熱量，該熱量引起懸浮液 滴中水的蒸發(fā)。蒸發(fā)的水轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀?連續(xù)相)并且引起煙霧的飽和。包含在煙霧中的二氧化硫S02通過吸收溶解在懸浮液滴中，并且因此與同樣溶解 的鈣離子(Ca + + )通過中間階段反應(yīng)成亞硫酸鈣并且通過溶解在液滴中的氧氣在進一步 氧化之后反應(yīng)成硫酸鈣。所述懸浮液滴向下落并且沿著其路徑連續(xù)地吸收二氧化硫。在接觸裝置的下面區(qū) 域中將所述懸浮液滴積聚在所謂的底殼中，并且為了提高接觸時間通過循環(huán)系統(tǒng)重新經(jīng)由 噴射平面與煙霧接觸。
此外，在底殼中通過吹入含氧氣的氣體例如空氣使懸浮液富有用于進一步進行氧 化反應(yīng)的氧氣，從而在最佳的過程控制中使亞硫酸鈣完全氧化成硫酸鈣。隨著停留時間的增加，底殼中所包含的硫酸鈣的份額也增加，直到達(dá)到過飽和，并 且在結(jié)晶階段之后使硫酸鈣沉積成石膏的形式(CaS04 2H20)。通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制回路向接觸裝置連續(xù)地加入石灰石懸浮液以及過程水(液 滴的蒸發(fā)損失)，并且也從底殼中抽出懸浮液，從而出現(xiàn)穩(wěn)定的狀態(tài)。從底殼中抽出的懸浮 液通常輸入連接在后面的用于獲得石膏的脫水裝置中。這種所描述的借助于噴射塔的煙霧清洗的缺點是具有20 - 40m高的塔的設(shè)備的 所要求的尺寸以及較高的能量消耗。作為替代方案，例如由WO 96/00122公開了一種設(shè)備，其中接觸裝置構(gòu)造成所謂 的氣泡柱。在此，相對于噴射塔中的滴柱交換煙霧和石灰石懸浮液的相配屬關(guān)系，也就是說 懸浮液作為連續(xù)相并且煙霧作為彌散相存在。形成了高達(dá)1. Im的懸浮液層，煙霧通過懸浮液層下面的分配底部例如篩網(wǎng)底部 或者通過具有大量分配孔的伸入懸浮液層中的潛管以氣泡形式置入所述懸浮液層中。因此 所述裝置類型也稱為氣泡洗滌機。然而這種氣泡洗滌機的煙霧空管速度僅僅為大約1. 5到 2. 5m/sec ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是改善所描述的方法。該任務(wù)按本發(fā)明用一種用于吸收氣體中有害物質(zhì)的設(shè)備得到解決，其中具有堿性 成分的溶液與氣體接觸，其中氣體在第一階段中作為彌散相導(dǎo)引通過懸浮液層并且在第二 階段中作為連續(xù)相被導(dǎo)引，懸浮液作為彌散相被噴入所述連續(xù)相中，并且其中，所述兩個階 段在結(jié)構(gòu)上統(tǒng)一在一個單個的洗滌塔中。本發(fā)明的有利的設(shè)計方案包含在從屬權(quán)利要求中。按本發(fā)明，通過將兩種方法組合在共同的接觸裝置中來利用滴柱和氣泡柱的優(yōu)
點ο從下向上流過洗滌塔的煙霧在第一階段中在二氧化硫濃度較高時在氣泡柱中進 行凈化。在第二階段中，在滴柱中進行凈化。由此，實現(xiàn)了基于本發(fā)明的認(rèn)識，根據(jù)該認(rèn)識在用較低的二氧化硫濃度凈化氣體 時具有滴柱的噴射塔優(yōu)于氣泡洗滌機，而在二氧化硫濃度較高時氣泡洗滌機是有利的。


根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)解釋。附圖示例性地示出 圖1是按本發(fā)明的設(shè)備，以及
圖2是彌散以及氣體分配裝置的實施變型方案。
具體實施例方式圖1示出了柱形的洗滌塔的橫截面，其中煙霧通過煙霧入口 1流入洗滌塔并且轉(zhuǎn) 向到垂直的向上流動中，其中達(dá)到了 2. 5m/s到4. 5m/s的空管速度。
通過從氣泡洗滌的第一階段中滴落到這個區(qū)域中的懸浮液滴已經(jīng)實現(xiàn)了煙霧冷 卻，該煙霧冷卻在最佳的情況下已經(jīng)引起煙霧的絕熱的飽和溫度。隨后，煙霧通過彌散以及氣體分配裝置3進入氣泡洗滌的懸浮液層。在此，通過格 柵狀的底部結(jié)構(gòu)3a進行氣體分配以及氣泡形成，關(guān)于這一點，在圖2中示出了有利的實施 變型方案。在彌散以及氣體分配裝置3中將自由的氣體橫截面減少到整個洗滌機橫截面的 15%到50%。通過在此實現(xiàn)的煙霧加速度經(jīng)由彌散以及氣體分配裝置3形成氣泡柱，該氣 泡柱達(dá)到0. ^!和1. Om之間的高度。在設(shè)計洗滌塔時通過排出裝置北確定所述層的高度。 如果所形成的氣泡柱的水平超過了設(shè)計高度，那么懸浮液經(jīng)由排出裝置北和洗滌機的排 出管道3c、3d主要流到洗滌機底殼13中。在此也可以考慮將流出的懸浮液的一部分輸入 用于獲得干石膏的脫水單元中。離開氣泡柱的煙霧現(xiàn)在直接進入噴射塔的通過氣泡柱形成 的吸收空間5中或者滴柱中。經(jīng)由噴射平面4的噴射噴嘴置入所述懸浮液，并且所述懸浮 液以液滴形式與煙霧接觸。通過循環(huán)裝置7a、7b向兩個階段提供新鮮的懸浮液。在通過最后的噴射平面之 后，由煙霧攜帶的液滴在液滴分離裝置6中進行分離，該液滴分離裝置通常通過沖洗裝置8 進行沖洗并且由此保持無沉淀物。在液滴分離器6后面，煙霧通過相應(yīng)的煙霧出口結(jié)構(gòu)2 離開洗滌塔。通過吹入空氣11，向積聚在底殼13中的懸浮液提供用于氧化的氧氣。通過攪拌器9防止固體顆粒沉積在底殼中，該攪拌器還確保了足夠的混合。為了將整個洗滌系統(tǒng)保持在穩(wěn)定的運行中，將新鮮的石灰石懸浮液輸入10系統(tǒng) 中，并且從洗滌系統(tǒng)中提取12相應(yīng)的懸浮液流用于獲取石膏。附圖標(biāo)記列表
3b排出裝置
3c,3d排出管道
13洗滌機底殼
5吸收空間 4噴射平面 7a、7b循環(huán)裝置
6液滴分離裝置
8沖洗裝置
6液滴分離器
2煙霧出口結(jié)構(gòu)
9攪拌器
權(quán)利要求
1.用于吸收氣體中有害物質(zhì)的設(shè)備，其中，具有堿性成分的溶液與氣體接觸，其特征在 于，設(shè)置第一階段，在該第一階段中將氣體作為彌散相導(dǎo)引通過懸浮液層，并且設(shè)置第二階 段，在該第二階段中氣體作為連續(xù)相被導(dǎo)引，懸浮液作為彌散相噴入該連續(xù)相中，并且所述 兩個階段在結(jié)構(gòu)上統(tǒng)一在一個單個的洗滌塔中。
2.按權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一階段的懸浮液層具有0.25m和 1.0m之間的高度。
3.按權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，以下面方式設(shè)置彌散以及氣體分配裝置 (3)，即將自由的氣體橫截面降低到洗滌塔的整個橫截面的15%到50%。
4.按權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述彌散以及氣體分配裝置(3)由至少兩個 相互疊置布置的桿式格柵或者管式格柵構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求1到4中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，為了維持氣泡狀態(tài)的恒定的層 高設(shè)置了排出裝置(3b)，該排出裝置為了排出懸浮液而與洗滌機底殼(13)連接(3c、3d)。
6.按權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述排出設(shè)備(3b)具有向外的額外的連接 (3d)。
7.按權(quán)利要求1到5中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，在彌散以及氣體分配裝置(3) 下面設(shè)置了用于使在內(nèi)部通過排出裝置(3b)排出的懸浮液霧化的裝置。
8.按權(quán)利要求1到6中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二階段具有至少一個噴 射平面(4)，并且噴入的液滴具有600 μ m到6000 μ m范圍內(nèi)的索特直徑。
9.按權(quán)利要求1到7中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，額外地在第一階段前面設(shè)置噴 射平面。
10.用于吸收氣體中有害物質(zhì)的方法，其中，具有堿性成分的溶液與氣體接觸，其特征 在于，氣體在第一步驟中作為彌散相導(dǎo)引通過懸浮液層，并且氣體在第二步驟中作為連續(xù) 相被導(dǎo)引，懸浮液作為彌散相被噴入所述連續(xù)相中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于吸收氣體中有害物質(zhì)的設(shè)備，其中，具有堿性成分的溶液與氣體接觸，其中，氣體在第一階段中作為彌散相被導(dǎo)引通過懸浮液層，并且在第二階段中作為連續(xù)相被導(dǎo)引，懸浮液作為彌散相被噴入所述連續(xù)相中，并且其中，所述兩個階段在結(jié)構(gòu)上統(tǒng)一在一個單個的洗滌塔中。按本發(fā)明將氣泡柱和滴柱組合在用于分離酸性有害氣體的接觸裝置中，由此形成傳輸物質(zhì)的并且能量優(yōu)化的分離裝置。
文檔編號B01D47/06GK102099093SQ200980127853
公開日2011年6月15日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者A·格魯貝爾-瓦爾特爾, H·賴斯納, K·貝恩塔勒 申請人:Ae及E奧地利有限責(zé)任兩合公司