專利名稱：氣態(tài)物質(zhì)的處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣態(tài)物質(zhì)的處理，特別是由如在化學(xué)加工工廠中的化學(xué)反應(yīng)生成的酸性煙霧。
許多有機(jī)和非有機(jī)化學(xué)處理的特征是會生成酸性產(chǎn)物，它們或者是主要產(chǎn)物或者是副產(chǎn)物。這樣處理的常見的實例包括芳香化合物的鹵化，如苯的氯化，和酸的再生，如為了分別回收鹽酸或二氧化硫，將金屬氯化物或硫酸鹽破壞。
目前，這樣的酸性氣態(tài)化合物的回收或者在連接著尾氣處理的冷凝器中，以減少酸性成分至環(huán)境可接受的水平，或者在某些程度上不冷凝。
各種各樣的方法都被用來實現(xiàn)上述目標(biāo)，包括在噴霧塔、攪拌反應(yīng)器、填充塔(滌氣器)和噴粉塔內(nèi)吸收。
很多這些方法的一個特征是酸性成分用堿中和，通常是用氫氧化鈉或氫氧化鉀或胺中和，接著它被再生。
在填充塔中，酸吸收和中和反應(yīng)同時發(fā)生，因為反應(yīng)能產(chǎn)生高熱，困難也就出現(xiàn)。這種熱量會破壞用作填充材料或用于建造填充塔的塑料材料的外形。而且，如果進(jìn)料組成各種各樣，反應(yīng)的控制是特別復(fù)雜的。
本發(fā)明的目的是提供一種處理氣態(tài)酸性物質(zhì)的改進(jìn)方法，它不出現(xiàn)前述的缺點。
根據(jù)本發(fā)明可提供一種用于處理氣態(tài)酸性物質(zhì)的方法，它包括運(yùn)送所述物質(zhì)到填充塔或滌氣器中，在其中，氣態(tài)酸性物質(zhì)與稀提取劑水溶液的供料緊密接觸，塔處于提取劑溶液再循環(huán)回路中，在再循環(huán)回路中提取劑溶液被運(yùn)送到塔中，并再從塔中被除去。通過將稀水溶液加入回路中并從回路中提取更高酸濃度的水溶液，使回路中溶液的酸的濃度維持在一定的酸濃度范圍內(nèi)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選形式中，所述塔有一個用于排出在該塔中未被提取的任何剩余的氣態(tài)物質(zhì)的出口。任何剩余的氣態(tài)物質(zhì)被運(yùn)送到第二個填充塔或滌氣器，在塔中，酸性氣態(tài)物質(zhì)和稀提取劑水溶液的供料緊密接觸。第二個填充塔處于第二個提取劑溶液再循環(huán)回路中，在再循環(huán)回路中提取劑溶液被運(yùn)送到第二個塔，并從第二個塔中除去。通過控制向第二個回路加入的稀水溶液以及從第二個回路中提取加入塔中的含任何酸性物質(zhì)的水溶液，使第二個回路中溶液的酸濃度維持在第二個酸濃度范圍內(nèi)。
在這種方法中，第一個塔可用于緩沖進(jìn)氣氣流濃度的變化，并給第二個塔提供基本上恒定酸性氣體含量的氣體流。
加到每個再循環(huán)回路中的稀水溶液，可以是水或含小于0.5重量％的一種或多種無機(jī)和/或有機(jī)添加劑溶液，如庚醇。
填充塔或滌氣器可以已知方法建造。填充材料可以是任何已知有高表面積的惰性固體材料，可使用市場上買得到的合成的產(chǎn)品或天然物質(zhì)，如砂礫、卵石。
每個再循環(huán)回路可以包括一個用于再循環(huán)溶液的儲蓄器。該儲蓄器可以是安裝于塔下的貯罐。通過合適的排水方法，溶液可從塔排到貯罐。在回路的儲蓄器上，新鮮稀水溶液可被加到每個回路中，如在罐邊上或靠近罐的頂端。任何含所述酸性物質(zhì)的水溶液可以從儲蓄器后面的每個回路中除去。
理想的是，通過調(diào)節(jié)新鮮水溶液加入再循環(huán)回路的速率和從回路中提取酸性水溶液的速率，使所述的每個儲蓄器中溶液的酸濃度控制在所給定的濃度范圍內(nèi)(或基本上恒定)?？捎煤线m的已知的流體控制裝置，如閥，任選有關(guān)的流速計，來單獨控制上述的加入和提取。例如在第一個提取劑溶液再生循環(huán)回路的儲蓄器中，提取劑溶液的酸濃度可維持在2～20重量％范圍內(nèi)，如5～12重量％。第二個提取劑溶液回路的提取劑溶液中的酸濃度，可維持在0～2重量％范圍內(nèi)，如0～0.5重量％。
在每個所述的再循環(huán)回路中，都要使用泵來運(yùn)送提取劑溶液，從該回路中所述的儲蓄器到相同回路中的塔，如在塔邊上或靠近塔的最頂端。
入口氣態(tài)物質(zhì)的供料可在塔邊上或靠近塔底加進(jìn)每個塔中。于是供料能夠通過塔的填料上升，而接觸通過塔的填料下落即滲流的提取劑液體。
在每個再循環(huán)回路中，提取劑溶液的再循環(huán)可以連續(xù)進(jìn)行。在過程已經(jīng)開始啟動并在每個回路中所要求的酸濃度已經(jīng)達(dá)到(這可以用安裝在所述儲蓄器中的合適的pH檢測器裝置來檢測)以后，提取劑溶液也可以持續(xù)加入到回路中，并且持續(xù)從回路中被除去，而維持濃度在要求范圍內(nèi)，理想的是維持在基本上恒定的水平。
根據(jù)本發(fā)明的這種方法可以是一種合適的方法，在此方法中，被提取的酸性氣態(tài)物質(zhì)，是與一個或多個被分別處理或回收的非酸性的氣體有關(guān)的副產(chǎn)物。例如，被運(yùn)送到提及的第一個塔中的酸性氣態(tài)物質(zhì)的供料，可包括所述的一種或多種非酸性氣體。
所述的非酸性氣體可以包括如氫氣，氣態(tài)酸性副產(chǎn)物包括氟化氫。這些氣體可任選由惰性載體氣體流，如氮氣所運(yùn)載。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯示以下有益而意想不到的優(yōu)點(a)基本上沒有會導(dǎo)致用于建造填充塔的材料或填料老化的反應(yīng)熱產(chǎn)生。
(b)稀釋熱可以通過調(diào)節(jié)儲蓄器的體積以及在每個再循環(huán)回路中提取劑溶液的除去和填充速率加以控制。
(c)因為提取劑溶液酸濃度已知，有合適的尺寸和接觸特性的填充塔能被精確設(shè)計。
(d)因為提取劑溶液酸濃度被維持在給定范圍內(nèi)，如果供應(yīng)的氣體流的酸濃度有變化，就不會對隨后發(fā)生的提取性能有影響。
(e)由于從再循環(huán)回路中除去的提取劑溶液流的酸濃度是已知的(或被控制在給定的范圍內(nèi)并且可以測量出)，就有助于對除去的氣流作進(jìn)一步處理，如摻合、貯存或中和。
本發(fā)明的實施方案將通過帶有參考附圖的實例的方法來描述

圖1是通過本發(fā)明的實施方案用于從氣體流中除去酸性氣態(tài)物質(zhì)的設(shè)備方框圖。圖1中顯示的設(shè)備，可以例如用于從以氮氣作為載氣的含有HF和氫氣的氣流中除去HF。
如圖1所示，輸入到設(shè)備中的氣體經(jīng)過管道1運(yùn)送到第一個填充塔3的底端3a。提取劑溶液通過泵5經(jīng)過管道4，從底罐7運(yùn)送到塔3的頂端3b，管道1中的氣體通過填充塔3上升，并且接觸通過塔3滲流下來的提取劑液體。在氣流中的酸性成分于是溶解在提取劑溶液中。提取劑溶液在塔3的底端3a處收集并經(jīng)過管道6流入底罐7中，底罐7的作用相當(dāng)于該溶液的儲蓄器。罐7處在包括塔3、管道6、罐7和管道4的再循環(huán)回路中。新鮮提取劑溶液，如凈水，經(jīng)連接著控制閥11的管道9從罐上端加入到罐7中。在底罐7處收集并通過泵5泵壓的提取劑溶液，可以從管道4經(jīng)連接著控制閥15的管道13排出。在底罐7中收集的提取劑溶液的液面可經(jīng)過一個合適的水平監(jiān)測儀17來監(jiān)測，罐7中的溶液的pH可用監(jiān)測儀19來監(jiān)測。
在使用圖1所示的設(shè)備時，在底罐7中的溶液的酸濃度允許增加到5～12重量％的范圍。達(dá)到這個濃度時，罐7允許填充的速率以及溶液從管道13中流出的速率由閥11、15來調(diào)節(jié)，于是罐7中提取劑溶液的液面與濃度得到固定。
塔3中的排出氣通常含有低濃度的剩余酸性氣體，可通過另一個填充塔21除去，塔21作用方式與填充塔3相似。排出氣由管道21，從塔3的頂端3b運(yùn)送到另一個塔21的底端21a。
提取劑溶液通過泵25經(jīng)過管道24從底罐27運(yùn)送到塔21的頂端21b。來自管道20的氣體通過填充塔21上升，并與從塔21中滲流下來的提取劑液體接觸。氣體流中的酸性成分于是溶解在提取劑溶液中。提取劑溶液在塔21的底部21a處收集，并經(jīng)過管道21排到底罐27中，底罐27的作用如同該溶液的儲蓄器。罐27處在包括塔21、管道26、罐27和管道24的再循環(huán)回路中。新鮮的提取劑溶液，如凈水，通過連接著控制閥31的管道29從罐上端加入到罐27中。收集在底罐27中的提取劑溶液，由泵25泵壓，可從管道24經(jīng)過連接著控制閥15的管道33放出。在底罐27中收集的提取劑溶液的液面，通過一個合適的液面監(jiān)測器37來監(jiān)測，罐27中溶液的pH用pH監(jiān)測儀39來監(jiān)測。
在使用圖1所示的設(shè)備時，底罐27中溶液的酸濃度允許增加到的最大限度在0～0.5重量％范圍內(nèi)。此后閥31、35用于調(diào)節(jié)來固定底罐27中提取劑溶液的液面，并維持酸濃度在要求的水平上。
干凈的非酸性氣體從塔21的上端經(jīng)過連接著泵43的出口管道41而提取出來。
被提取的經(jīng)過管道13和33放出的液體可輸送到貯藏罐中，此后用堿以常規(guī)方式中和。
權(quán)利要求
1.酸性氣態(tài)物質(zhì)的處理方法，包括運(yùn)送所述物質(zhì)到填充塔或滌氣器，在那里氣態(tài)酸性物質(zhì)與稀提取劑水溶液的供料緊密接觸，該塔處在提取劑溶液的再循環(huán)回路中，在該回路中提取劑被運(yùn)送到該塔中并且從該塔中除去，通過向回路中加入稀水溶液與從回路中提取更大酸性濃度的水溶液，使回路中溶液的酸濃度維持在一定的酸濃度范圍內(nèi)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述的塔有一個用于在該塔中尚未被提取的任何剩余的氣態(tài)物質(zhì)的出口，任何剩余的氣態(tài)物質(zhì)被運(yùn)送到第二個填充塔或滌氣器，在那里氣態(tài)酸性物質(zhì)與稀提取劑水溶液的供料緊密接觸，第二個填充塔處在第二個提取劑溶液再循環(huán)回路中，在該回路中提取劑溶液被運(yùn)送到第二個塔中，并且從第二個塔中除去，通過控制向第二個回路加入稀水溶液與從第二個回路中提取含有任何加入塔內(nèi)的酸性物質(zhì)的水溶液，使第二個回路中水溶液的酸濃度維持在第二個酸濃度范圍內(nèi)。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中加入一個或每個再循環(huán)回路中的稀水溶液，是水或含有小于0.5重量％的一種或幾種無機(jī)和/或有機(jī)添加劑的溶液。
4.權(quán)利要求1、2或3的方法，其中一個或每個再循環(huán)回路包括一個用于再循環(huán)溶液的儲蓄器，該儲蓄器由一個安裝于塔下的罐來提供，該溶液通過排水裝置從塔中排放到罐中。
5.權(quán)利要求4的方法，其中新鮮稀水溶液在罐邊上或靠近罐的頂端，在該回路的儲蓄器處被加入到一個或每個回路中，含有所述酸性物質(zhì)的水溶液在儲蓄器后從每個回路中被除去。
6.權(quán)利要求4、5或6之任一方法，其中通過調(diào)節(jié)加入到再循環(huán)回路中的新鮮水溶液的速率以及從回路中提取酸性水溶液的速率，使每個所述的儲蓄器中溶液的酸濃度控制，以維持在所給定的濃度范圍內(nèi)或基本上恒定的濃度值。
7.權(quán)利要求6的方法，其中包括第一個和第二個填充塔，其中，包括第一塔的第一提取劑溶液再循環(huán)回路的儲蓄器中，提取劑溶液的酸濃度維持在2～20％范圍內(nèi)，包括第二塔的第二提取劑溶液再循環(huán)回路的儲蓄器中，提取劑溶液的酸濃度維持在0-2％范圍內(nèi)。
8.任何一個前面的權(quán)利要求中的方法，其中在一個或每個再循環(huán)回路中的提取劑溶液的再循環(huán)是連續(xù)進(jìn)行的。
9.任何一個前面的權(quán)利要求中的方法，其中被提取的酸性氣態(tài)物質(zhì)是與被分別處理或回收的一種或多種非酸性氣體有關(guān)的副產(chǎn)物。
10.權(quán)利要求9中的方法，其中所述的非酸性氣體包括氫氣，酸性物質(zhì)包括氟化氫。
11.權(quán)利要求9或10中的方法，其中氣體用惰性氣體流運(yùn)載。
12.權(quán)利要求1中和基本如前參考附圖的方法。
全文摘要
氣態(tài)酸性物質(zhì)的處理方法，包括運(yùn)送所述物質(zhì)到填充塔或滌氣器，在那里氣態(tài)酸性物質(zhì)與稀提取劑水溶液的供料緊密接觸，塔處在提取劑溶液再循環(huán)回路中，在回路中提取劑溶液被運(yùn)送到塔中并且從塔中除去，通過向回路中的加入稀水溶液以及從回路中提取更大酸濃度的水溶液，使回路中的溶液的酸的濃度維持在酸濃度范圍。
文檔編號B01D53/77GK1125911SQ9519022
公開日1996年7月3日 申請日期1995年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月15日
發(fā)明者P·J·羅賓遜, A·C·菲爾森 申請人:英國核子燃料公司