用于從廢氣中除去污染物的方法
【專利摘要】一種通過(guò)將氣流供入洗滌器中而從氣流中去除污染物的方法，該洗滌器可以使用海水作為洗滌介質(zhì)。首先用海水洗滌氣流，然后與臭氧混合以去除污染物。存在于氣流中的氮氧化物被轉(zhuǎn)化成硝酸/硝酸鹽，并且以冷凝液或凝結(jié)霧的形式將這些物質(zhì)回收以便中和。然后使用第二洗滌器處理經(jīng)過(guò)處理的氣流，藉此除去其他污染物(例如硫氧化物、微粒等)，并將由此處理的氣流排入大氣。洗滌器中可任選地包括液滴分離器。
【專利說(shuō)明】用于從廢氣中除去污染物的方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年12月16日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/916,386和2014年12月11日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)14/567，262的優(yōu)先權(quán)。
[0003]發(fā)明背景
[0004]本發(fā)明提供從氣流中去除污染物的方法，所述污染物選自氮氧化物、硫氧化物、微粒、重金屬和酸性氣體。更具體而言，本發(fā)明提供用于從船舶和陸地上的發(fā)動(dòng)機(jī)和其他燃燒裝置中產(chǎn)生的氣流中去除污染物的方法，其中將海水用于洗滌燃燒氣流。
[0005]當(dāng)共洗滌氮氧化物會(huì)產(chǎn)生令人反感的副產(chǎn)物硝酸鹽時(shí)，本發(fā)明也可以通過(guò)去除污染物(諸如氮氧化物、硫氧化物、鹽酸和微粒物質(zhì))而處理來(lái)自化學(xué)、冶金、部分和完全燃燒過(guò)程的廢氣流。
[0006]將捕集的氮氧化物與氣流中的其他污染物分離。這產(chǎn)生更少量的含硝酸鹽的液體流，在能夠排放或重復(fù)利用之前需對(duì)該液體流進(jìn)行處理。
[0007]燃燒和化工過(guò)程通常產(chǎn)生含污染物的氣流，在將該氣流排放到大氣中之前需要除去這些污染物。
[0008]大型遠(yuǎn)洋貨船、渡船、遠(yuǎn)洋班輪和海軍軍艦使用烴類中含硫、氯、氮和金屬化合物的低成本烴類燃料，這產(chǎn)生含有諸如酸性氣體、微粒物質(zhì)和重金屬的污染物的廢氣。根據(jù)新的法律規(guī)定，這些大型排放體在將煙道氣流排放到大氣之前需要對(duì)其進(jìn)行清洗。在許多技術(shù)和裝置中，使用海水的水洗滌是更加被廣泛使用的技術(shù)之一，用于去除諸如硫氧化物、氯、鹽酸等的酸性氣體、微粒和其他污染物。海水呈弱堿性并且通常以一次通過(guò)的模式中和存在于海水中的酸性成分而形成鹽，允許這些鹽以對(duì)環(huán)境安全的方式排放回海洋中。
[0009]許多使用濕式洗滌器的工業(yè)設(shè)備諸如沿海岸的流體催化裂解再生器和發(fā)電機(jī)以一次通過(guò)或循環(huán)模式使用海水來(lái)洗滌。
[0010]在燃燒過(guò)程中，除了硫氧化物、鹽酸、氯和其他酸性氣體以外，由于一些原因也形成氮氧化物，諸如高火焰溫度(熱NOx)、存在于燃料中的含氮化合物(燃料NOx)或者經(jīng)歷燃燒溫度(諸如垃圾焚燒)的材料中的含氮組分。
[0011]在1300°F(約704°C)以上的溫度下形成的氮氧化物主要為一氧化氮(NO)的形式。一氧化氮是燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生氮氧化物的主要成分。一氧化氮幾乎不溶于水，因此水洗僅從氮氧化物流中去除可忽略量的一氧化氮。煤、固體燃料、重油和其他碳原料油在燃燒時(shí)形成含微粒物質(zhì)和其他令人反感的污染物(諸如重金屬，如汞，該重金屬可能或可能不能通過(guò)水洗操作有效洗滌)的廢氣流。
[0012]在所有的吸收工藝中，如美國(guó)專利號(hào)6，162,409,5,206，002和7，303，735中所描述的基于臭氧的工藝提供了多種污染物去除方法并且已被應(yīng)用于從氣體和燃煤鍋爐中產(chǎn)生的煙道氣以去除多種污染物，包括氮氧化物、硫氧化物、微粒等。在工業(yè)上，基于臭氧的工藝也在降低金屬酸洗工藝、流化催化裂化(FCC)裝置和金屬回收爐中的排放中得到實(shí)施。
[0013]美國(guó)專利號(hào)6，162，409、5，206，002、6，649，132和7，303，735中所描述的方法利用了氮氧化物與臭氧發(fā)生反應(yīng)形成氮的高價(jià)氧化物(特別是五價(jià)或更高價(jià)形式)的化學(xué)性質(zhì)。這些氧化物易溶于水并且易于通過(guò)濕式洗滌而去除。將I摩爾NO形式的氮氧化物轉(zhuǎn)化為五價(jià)形式所需臭氧的化學(xué)計(jì)算量為大約1.5摩爾的臭氧。如果氮氧化物是采用NO2的形式，則將此量減小為0.5摩爾的臭氧。
[0014]盡管這些專利中所描述的方法能有效地實(shí)現(xiàn)經(jīng)處理氣流中的低氮氧化物排放水平，但它們?cè)谙礈炱鲀艋挟a(chǎn)生硝酸鹽/硝酸。需對(duì)硝酸鹽/硝酸進(jìn)行處理并且以對(duì)環(huán)境安全的方式排放或者必須用于制備有用的副產(chǎn)物。這些都會(huì)增加氮氧化物處理的費(fèi)用。
[0015]當(dāng)把海水用作洗滌介質(zhì)時(shí)，由于其有限的堿度因而以一次通過(guò)的模式使用海水。這產(chǎn)生大量的來(lái)自濕式洗滌器的液體排放。當(dāng)加入臭氧以去除氮氧化物時(shí)，凈化流將含有在被排放回海洋之前需進(jìn)行處理的硝酸鹽。
[0016]本發(fā)明能夠克服以前方法中已存在的問(wèn)題。減輕硝酸鹽對(duì)洗滌器凈化的污染，以便可以在一次通過(guò)式洗滌介質(zhì)中使用大量的海水，該介質(zhì)可以在無(wú)需額外處理的情況下被安全地排放。也不需要用于去除氮氧化物的單獨(dú)的洗滌器，因而使改造具有氮氧化物控制的酸性氣體(硫氧化物、鹽酸等)或微粒洗滌裝置的資金投入最小化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中公開(kāi)了從氣流中去除污染物的方法，包括以下步驟:
[0018]a)將含污染物的氣流供入洗滌器；
[0019]b)使氣流與洗滌溶液接觸；
[0020]c)使氣流與臭氧接觸，其中氮氧化物被氧化；
[0021]d)使含有被氧化的氮氧化物的氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸，從而除去被氧化的氮氧化物；
[0022]e)使氣流與洗滌溶液接觸，從而從氣流中除去微粒、硫氧化物、酸性氣體和汞;和
[0023]f)回收所述氣流。
[0024]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中公開(kāi)了從氣流中去除污染物的方法，包括以下步驟:
[0025]a)將含污染物的氣流供入洗滌器；
[0026]b)使氣流與洗滌溶液接觸；
[0027]c)使氣流與臭氧接觸，其中氮氧化物被氧化;和
[0028]d)使含有被氧化的氮氧化物的氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸，從而除去被氧化的氮氧化物。
[0029]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，公開(kāi)了用于除去污染物的方法，所述污染物選自煙道氣流中的氮氧化物、硫氧化物、微粒、酸性氣體和汞，所述方法包括以下步驟:
[0030]a)將煙道氣流供入洗滌器；
[0031 ] b)使煙道氣流與海水洗滌溶液接觸；
[0032]c)使煙道氣流與臭氧接觸，其中氮氧化物被氧化；
[0033]d)使含有被氧化的氮氧化物的煙道氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸，從而除去被氧化的氮氧化物;和
[0034]e)使煙道氣流與海水洗滌溶液接觸，從而從煙道氣流中除去硫氧化物、微粒、酸性氣體和汞，并回收所述煙道氣流。
[0035]被處理的氣流通常是來(lái)自燃燒或化工過(guò)程的煙道氣流。通常這些煙道氣流也來(lái)自于船舶上的操作過(guò)程或在海洋附近的作業(yè)，在那里海水是豐富的。這些煙道氣流通常含有選自下組的污染物:微粒、硫氧化物、氮氧化物、酸性氣體和重金屬(如汞)。
[0036]這些污染物(尤其是硫氧化物和氮氧化物)在與臭氧接觸時(shí)會(huì)發(fā)生反應(yīng)。這些反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生諸如硝酸鹽和硝酸的副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物可以被回收用于其他操作用途，或者可對(duì)它們進(jìn)行處理并以對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的方式處置。
[0037]洗滌器通常選自下組:噴射型洗滌器、文丘里型洗滌器、桿式洗滌器、填充床洗滌器和板式塔洗滌器。本發(fā)明方法中所采用的洗滌器應(yīng)該具有足夠大的尺寸，以便允許臭氧與氣流混合，并與污染物保持接觸足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便氧化污染物。
[0038]基于所述氣流中存在的氮氧化物的量，將以大于化學(xué)計(jì)量的量添加臭氧，并且臭氧以足夠使氮氧化物發(fā)生氧化的時(shí)長(zhǎng)與氣流保持接觸。
[0039]含有氧化的氮氧化物的氣流會(huì)與液滴分離器接觸，在液滴分離器中存在于經(jīng)處理氣流中的硝酸將凝結(jié)并且能夠以液體狀態(tài)被捕集。
[0040]洗滌器還可包括選自下組的裝置:冷卻盤管、除霧器和靜電除塵器(ESP)。在氣流上升并通過(guò)洗滌器時(shí)，這些裝置可用于幫助存在于氣流中的污染物與臭氧之間反應(yīng)的某些反應(yīng)產(chǎn)物的凝結(jié)?？梢詫⑦@些凝結(jié)的反應(yīng)產(chǎn)物回收并循環(huán)使用或者進(jìn)行處理以便處置。
[0041]優(yōu)選地使海水經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)分配器的系統(tǒng)流入洗滌器，使得海水與待處理的含污染物氣流更自由地接觸。根據(jù)操作者的需要，可以將海水以一次通過(guò)的方式連續(xù)地供入洗滌器或者以循環(huán)的方式使用。
[0042]選自液滴分離器和冷凝表面的裝置的表面積足以溶解、冷凝、吸收和除去氮氧化物，所述裝置將與氧化的氮氧化物接觸。
[0043]來(lái)自表面的液滴被回收，它們可被排空、中和并收集以用作例如肥料。
[0044]洗滌器組件可以是相互之間液體連通的兩個(gè)或多個(gè)洗滌器。
[0045]在使用第二洗滌器的系統(tǒng)中，如上所述除去被氧化的氮氧化物之后，將來(lái)自第一洗滌器的氣流供入第二洗滌器。使氣流與洗滌溶液接觸，從而從氣流中除去微粒、硫氧化物、酸性氣體和汞，并回收所述氣流。
[0046]在該第二洗滌器中可采用的洗滌溶液可以是海水，而且洗滌器的設(shè)計(jì)與第一洗滌器相似，可以是一次通過(guò)式的或是循環(huán)所述海水成分。
[0047]第二洗滌器也可具有選自液滴分離器和冷凝裝置的裝置，以在氣流與所述洗滌溶液接觸之后收集液滴。
[0048]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0049]圖1是向煙道氣流中導(dǎo)入臭氧的洗滌器的示意圖。
[0050]圖2是顯示加入海水和臭氧及硝酸鹽/硝酸的凈化回收的另一個(gè)洗滌器的示意圖。
[0051]圖3是向煙道氣流中導(dǎo)入臭氧的具有液滴分離器的洗滌器的示意圖。
[0052]發(fā)明詳述
[0053]在濕式洗滌裝置中用海水猝冷并洗滌煙道氣，該洗滌裝置可以是標(biāo)準(zhǔn)噴射型洗滌器、文丘里型洗滌器、桿式洗滌器、填充床洗滌器、板式塔洗滌器或者工業(yè)操作中常用的用于酸性氣體和微粒清除的其他洗滌器。在本發(fā)明中可使用的濕式洗滌器例如有貝爾克科技公司(Belco Technologies)的EDV洗滌器或者M(jìn)ECS公司的動(dòng)力波(Dynawave)洗滌器。這些洗滌器去除微粒、硫氧化物、鹽酸和其他由濕式洗滌器所去除的污染物。
[0054]然后將臭氧加入經(jīng)洗滌的氣流。如美國(guó)專利號(hào)7，303，735和7，766，995所描述，通過(guò)將臭氧與經(jīng)洗滌的氣流混合并提供充分的反應(yīng)時(shí)間而實(shí)現(xiàn)氮氧化物的氧化。在水分存在下，氮氧化物的適度氧化將形成可與水互溶的硝酸。
[0055]然后，含有氧化的氮氧化物的煙道氣經(jīng)過(guò)液滴分離器，以降低殘留的霧，或經(jīng)過(guò)在凝結(jié)表面上的受控冷卻。分離器中和/或冷凝表面上的液滴提供充分的表面積以便溶解、冷凝、吸收和去除氮氧化物。
[0056]收集液滴以便在液滴分離器/冷凝器中形成小的水流并去除，如果需要?jiǎng)t對(duì)液滴進(jìn)行中和與處理以便安全排放或者用于副產(chǎn)物用途。
[0057]待處理的煙道氣流含有氮氧化物。當(dāng)使臭氧與該氣流混合時(shí)，氮氧化物被氧化。如果所有的氮氧化物都采用一氧化氮的形式，則一氧化氮轉(zhuǎn)化成五氧化二氮所需臭氧的化學(xué)計(jì)算量為每摩爾氮氧化物1.5摩爾臭氧。每摩爾的NO2僅需要0.5摩爾的臭氧。因此，可向待處理的煙道氣流中加入每摩爾氮氧化物在約0.5至1.5摩爾范圍內(nèi)的臭氧。氮氧化物氧化成五氧化二氮涉及許多反應(yīng)，但為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，這些反應(yīng)可以簡(jiǎn)化如下:
[0058]Ν0+03^Ν02+02 (I)
[0059]Ν02+03^Ν03+02 (2)
[0060]Ν02+Ν03^Ν205 (3)
[0061]與反應(yīng)(2)相比，反應(yīng)(I)快一個(gè)數(shù)量級(jí)。在某種程度上，反應(yīng)(1)、(2)和(3)是連續(xù)反應(yīng)。NO2具有有限的溶解性，因此除非反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行以形成比NO2更高價(jià)的氧化物，在濕式洗滌器中去除氮氧化物是有限的。為了在無(wú)需加入過(guò)量臭氧的情況下形成更高價(jià)的氧化物，有必要使臭氧充分地混合并且提供必需的反應(yīng)時(shí)間同時(shí)使逆向混合最小化。為了實(shí)現(xiàn)氮氧化物的良好去除，可應(yīng)用一些原理。例如，可利用分配器將臭氧導(dǎo)入氣相，分配器在煙道氣流的整個(gè)截面中均勻地分配臭氧?？梢赃x擇用于混合氧氣的氣流路徑，在該氣流路徑中氣流是湍流。將含臭氧的氣流注入煙道氣的速度可以保持在煙道氣流流速的至少2倍、優(yōu)選3倍或更大。
[0062]可以應(yīng)用現(xiàn)代工具諸如計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型來(lái)確保在最少的時(shí)間內(nèi)臭氧在煙道氣流中的充分混合。
[0063]分配器中的錐形或喇叭形噴嘴可以將臭氧快速分散到流動(dòng)的煙道氣流的截面中。臭氧可以與大量的稀釋氣混合并且導(dǎo)入分配器中以便與含氮氧化物的氣流混合。也可在并流或逆流的方向上導(dǎo)入臭氧。
[0064]當(dāng)被氧化時(shí)，氮氧化物轉(zhuǎn)化成其五價(jià)形式。從氮氧化物處理區(qū)域排出的氣流由水蒸氣飽和。五氧化二氮將與氣相中的水分反應(yīng)而形成氣相中的硝酸:
[0065]N205+H20^2HN03(g) (4)
[0066]可以所有比例溶于液態(tài)水的HNO3(g)將立刻溶于冷凝或凝結(jié)的水滴中。
[0067]HN03(g)^HN03(l) (5)
[0068]由于極其易溶，一些N2O5將直接溶解于冷凝或凝結(jié)的水滴中。
[0069]Ν205+Η20(1)^2ΗΝ03(1) (6)
[0070]如果在凝結(jié)的液滴中存在堿金屬或堿土金屬氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽，它們將中和硝酸而形成硝酸鹽。如果是冷凝水蒸氣，那么將仍然是硝酸。在本發(fā)明中，在不使用雙洗滌器的情況下，可以在不使硝酸鹽/硝酸與其余污染物混合的情況下利用氣流中的臭氧去除氮氧化物。
[0071]轉(zhuǎn)向圖1，示出了洗滌器組件。經(jīng)過(guò)管線I將含有選自微粒、硫氧化物、氮氧化物和酸性氣體的污染物的煙道氣供入洗滌器組件10。含污染物的煙道氣將上升經(jīng)過(guò)洗滌器組件10，首先與海水接觸，海水首先經(jīng)過(guò)管線3流入冷卻盤管或除霧器A中。海水將經(jīng)過(guò)管線5離開(kāi)冷卻盤管或除霧器A并且向下流動(dòng)，從而在煙道氣經(jīng)過(guò)管線I進(jìn)入洗滌器組件10時(shí)與煙道氣結(jié)合。管線6將重新引導(dǎo)海水經(jīng)過(guò)一些分配器C，使得煙道氣將與海水接觸并利用該接觸來(lái)猝冷。
[0072]已被海水潤(rùn)濕的煙道氣將繼續(xù)上升經(jīng)過(guò)洗滌器組件10并且將與經(jīng)過(guò)管線2進(jìn)入洗滌器組件10的臭氧接觸?；谙礈炱鹘M件10的尺寸，臭氧將有充足的空間與煙道氣流中的氮氧化物和硫氧化物發(fā)生反應(yīng)。這將得到必需的接觸時(shí)間，在此期間臭氧將與氮氧化物和硫氧化物發(fā)生反應(yīng)。部分反應(yīng)產(chǎn)物將是硝酸，硝酸將在塔板裝置D上冷凝或凝結(jié)，并且將從洗滌器組件10中經(jīng)過(guò)管線9排出用于中和，并且可被允許再利用或者以環(huán)境友好方式加以處置。
[0073]經(jīng)處理的氣流將繼續(xù)上升經(jīng)過(guò)洗滌器組件10并且將經(jīng)過(guò)管線4以廢氣的方式離開(kāi)?；诓僮髡叩钠茫谙礈炱鹘M件10中用作洗滌介質(zhì)的海水可以一次通過(guò)或者循環(huán)使用。在洗滌組件10的底部捕集使用過(guò)的洗滌劑，并且可以經(jīng)過(guò)管線7借助于栗B抽出并從洗滌器組件10中經(jīng)過(guò)管線8而清除。
[0074]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，臭氧添加裝置是與洗滌組件分離的裝置。在圖2中，洗滌組件20附接到液滴分離器F。在液滴分離器F的頂部，經(jīng)過(guò)管線13注入臭氧。煙道氣經(jīng)過(guò)管線11流入并且將上升經(jīng)過(guò)洗滌器組件20，在其中煙道氣將與經(jīng)過(guò)管線12流入分配裝置E的海水接觸。經(jīng)霧洗滌的煙道氣將離開(kāi)洗滌器組件20而進(jìn)入液滴分離器F。
[0075]在液滴分離器F的頂部，煙道氣將與臭氧接觸，在那里存在于煙道氣流中的氮氧化物和硫氧化物將被氧化，并且將收集它們的反應(yīng)產(chǎn)物硝酸鹽和硝酸，并經(jīng)過(guò)管線15而清除?？梢蕴幚聿⒅泻痛肆?，并且以環(huán)境友好的方式使用或處置。經(jīng)處理的煙道氣流將經(jīng)過(guò)管線14離開(kāi)液滴分離器F，并且被排出到大氣中。用作洗滌介質(zhì)的海水可以一次通過(guò)的方式使用，或者循環(huán)使用并且用于處理煙道氣的若干循環(huán)。使用過(guò)的海水將經(jīng)過(guò)管線16離開(kāi)洗滌器組件20的底部，并且利用栗G來(lái)幫助經(jīng)過(guò)管線17將其排出。
[0076]可替代地，可以使用濕式靜電除塵器(ESP)來(lái)代替在圖1和2中所示的洗滌組件頂部的冷卻盤管或除霧器裝置。濕式ESP使硝酸/硝酸鹽在塔板上冷凝。通過(guò)猝冷或者濕式ESP的潤(rùn)濕區(qū)域而實(shí)現(xiàn)硫氧化物和酸性氣體的洗滌，潤(rùn)濕區(qū)域與帶電荷塔板之間的下游小區(qū)段是用于氮氧化物的氧化器。在潤(rùn)濕區(qū)域中利用海水去除硫氧化物、鹽酸和其他污染物，而帶電塔板主要捕集微粒、液滴和氮氧化物。
[0077]圖3示出了與圖1中所描述的相似的洗滌器組件，其包括一個(gè)位于反應(yīng)區(qū)域上方的液滴分離器，在所述反應(yīng)區(qū)域中向待處理的煙道氣流加入臭氧。洗滌器30是水性洗滌器，其可根據(jù)洗滌器的位置和所用類型的水作為洗滌介質(zhì)的效益來(lái)使用水或海水。待處理的含有污染物的煙道氣經(jīng)過(guò)管線31被供入洗滌器30。所述煙道氣通常來(lái)自燃燒和化工過(guò)程。
[0078]洗滌器可以是標(biāo)準(zhǔn)噴射型洗滌器、文丘里型洗滌器、桿式洗滌器、填充床洗滌器和板式塔洗滌器，其用于酸性氣體和微粒的清除，正如空氣污染控制措施和技術(shù)中的慣常用法。在本發(fā)明的處理方法中也可采用諸如貝爾克科技公司(BelcoTechnologies)的EDV洗滌器或者M(jìn)ECS公司的動(dòng)力波(Dynawave)的專有洗滌器。
[0079]含有污染物的煙道氣將經(jīng)過(guò)第一洗滌單元I上升至洗滌器30，所述單元I中存在于煙道氣流中的一些酸性氣體和微粒將被除去。所述煙道氣流還會(huì)被猝冷。
[0080]仍然含有氮氧化物并可能含有硫氧化物的煙道氣流將經(jīng)過(guò)洗滌器30上升，在其中將與經(jīng)管線38注入的臭氧接觸。臭氧將能夠和煙道氣流以足夠的時(shí)長(zhǎng)接觸，以使煙道氣流中的氮氧化物發(fā)生氧化。然后，現(xiàn)含有被氧化的氮氧化物的煙道氣流將與液滴分離器J接觸，其中液滴將溶解并冷凝。以這種方式，氮氧化物的被氧化的產(chǎn)物會(huì)在液滴分離器J的表面區(qū)域收集成水性液滴。
[0081]收集的液滴將形成小的液流，所述液流從洗滌器30被回收并除去，通常以稀硝酸的形式經(jīng)過(guò)管線37。根據(jù)所需的終端用途，該氣流可經(jīng)過(guò)管線37被收集，并經(jīng)過(guò)處理與中和以用于其他操作或以環(huán)境友好的方式排放。
[0082]現(xiàn)大部分氮氧化物、微粒和酸性氣體被去除的煙道氣流將上升至洗滌器30，其中所述氣流將會(huì)以海水或其他水性介質(zhì)進(jìn)行另一次洗滌處理。海水或其他水性補(bǔ)充供料被導(dǎo)入管線32，將與其他經(jīng)管線33來(lái)自洗滌器30底部的使用過(guò)的海水或水性介質(zhì)匯合。將該混合物供入栗H，所述栗經(jīng)管線34將所述混合物供入洗滌器30頂部的硫氧化物洗滌器單元。該洗滌器液體進(jìn)入洗滌器30以猝冷煙道氣流時(shí)，該洗滌器液體的一部分將經(jīng)管線35被抽出以與煙道氣流31接觸。洗滌器30中，經(jīng)管線36而聚集在其底部的洗滌器液體會(huì)被定期清理。
[0083]然后煙道氣流將在洗滌器單元K中經(jīng)過(guò)針對(duì)硫氧化物的洗滌?？墒褂煤Ｋ砸淮瓮ㄟ^(guò)模式或者使用其他水性洗滌介質(zhì)以循環(huán)模式實(shí)施該洗滌。由于氮氧化物及其氧化產(chǎn)物已被液滴分離器除去，因此硫氧化物去除洗滌器中的這些組分不產(chǎn)生干擾。任何過(guò)量的臭氧也將被有效除去，因?yàn)槠鋵?huì)反應(yīng)以形成可被洗滌器介質(zhì)除去的亞硫酸鹽或其他堿。水性洗滌器介質(zhì)中的一些液體被收集并經(jīng)管線39引導(dǎo)至收集在洗滌器30底部的積蓄液體。由此處理的煙道氣流可使用任選的第二液滴分離器L再進(jìn)行一次處理，所述分離器L將凝結(jié)/冷凝煙道氣流中任何剩余的酸以將其除去。經(jīng)處理的煙道氣流將經(jīng)過(guò)管線40離開(kāi)洗滌器30進(jìn)入大氣。
[0084]在其他實(shí)施方式中，本發(fā)明可在濕式洗滌器中用水性介質(zhì)來(lái)代替海水，使水性介質(zhì)一次通過(guò)或循環(huán)通過(guò)噴霧噴嘴，或者流經(jīng)填充的氣泡或板式塔。液體和氣體的流動(dòng)可以是逆流或者并流。可將噴霧投射到洗滌器的壁上，正如HW洗滌器中的情況。
[0085]當(dāng)在煙道氣中存在時(shí)，汞或其他重金屬與氮氧化物一起被氧化，并且也可以在冷凝/凝結(jié)表面上與硝酸/硝酸鹽一起被去除。
[0086]在濕式洗滌器下游可以使用采用流化形式或者在固定床中的干燥吸附劑來(lái)吸附水分和經(jīng)氧化的氮氧化物/硝酸。
[0087]本發(fā)明通過(guò)在濕法洗滌階段的下游加入臭氧而氧化氮氧化物，由此將氮氧化物去除產(chǎn)物如硝酸和/或硝酸鹽與存在于被處理氣流中的其他污染物的洗滌分開(kāi)。優(yōu)選地在洗滌器中以一次通過(guò)的方式用海水進(jìn)行洗滌，諸如沿海岸和船舶上的工業(yè)設(shè)施，并且在其中避免硝酸鹽的排放。
[0088]本發(fā)明有效地利用海水洗滌硫氧化物、鹽酸和其他氣體。美國(guó)專利號(hào)5，206，002中描述了用煙道氣中的臭氧來(lái)氧化氮氧化物的方法。美國(guó)專利號(hào)6，162，409中描述了用于捕集經(jīng)氧化的氮氧化物的冷凝表面、液滴/霧分離器或濕式靜電除塵器(ESP)。
[0089]本發(fā)明的方法排除了微粒洗滌器或者用于除去酸性氣體的濕式洗滌器中的硝酸鹽/硝酸的污染，但也排除了對(duì)用于去除氮氧化物的單獨(dú)洗滌裝置的需要，并且使含硝酸鹽/硝酸的凈化流最小化，該凈化流可以中和而以對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的方加以處置。
[0090]可以中和在液滴分離裝置或冷卻器/冷凝器中所收集的含硝酸的小液流，經(jīng)處理并以環(huán)境安全的方式加以處置或者以副產(chǎn)物形式出售/使用。
[0091]在濕式洗滌器中對(duì)其他污染物的分離留下以較少污染形式存在的硝酸鹽/硝酸，以污染形式存在的硝酸鹽/硝酸限制了可用于將硝酸鹽/硝酸分解成氮?dú)獾纳锓椒ā?br>[0092]本發(fā)明并不僅僅局限于海水洗滌，而是可以與意圖用于微粒和/或酸性氣體洗滌的任意工業(yè)濕式洗滌器結(jié)合使用。
[0093]在不將硝酸鹽/硝酸與其他污染物混合的情況下使用單個(gè)濕式洗滌器去除氮氧化物，就資金和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用而言都比需要多個(gè)洗滌器的現(xiàn)有技術(shù)工藝更便宜。
[0094]利用本發(fā)明工藝所形成的硝酸鹽/硝酸的體積也最小化，并且在水性流出流中不存在其他污染物使得該流成為有用的副產(chǎn)物諸如肥料。
[0095]雖然就本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】描述了本發(fā)明，但是顯然，本發(fā)明的許多其他形式和改變對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明所附的權(quán)利要求書(shū)一般應(yīng)被解釋成包括在本發(fā)明的真正精神和范圍之內(nèi)的所有這些顯而易見(jiàn)的形式和改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于從氣流中去除污染物的方法，包括以下步驟: a)將含污染物的氣流供入洗滌器； b)使氣流與洗滌溶液接觸； c)使氣流與臭氧接觸，其中氮氧化物被氧化； d)使含有被氧化的氮氧化物的氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸，從而除去被氧化的氮氧化物； e)使氣流與洗滌溶液接觸，從而從氣流中除去微粒、硫氧化物、酸性氣體和汞;和 f)回收所述氣流。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氣流是煙道氣。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述煙道氣來(lái)自船舶上的操作過(guò)程或咸水海洋附近的工業(yè)性作業(yè)。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述污染物選自下組:氮氧化物、硫氧化物、微粒、酸性氣體和汞。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗滌器選自下組:標(biāo)準(zhǔn)噴射型洗滌器、文丘里型洗滌器、桿式洗滌器、填充床洗滌器和板式塔洗滌器。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟b)中的洗滌溶液是海水。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，氣流和臭氧以足夠使氮氧化物發(fā)生氧化的時(shí)間保持接觸。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，相對(duì)于所述氣流中存在的氮氧化物的量，以大于化學(xué)計(jì)量的量添加臭氧。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選自液滴分離器和冷凝表面的裝置提供的表面積足以溶解、冷凝、吸收和除去氮氧化物。10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，來(lái)自表面的液滴被回收。11.如權(quán)利要求1O所述的方法，其特征在于，被回收的液滴被排空、中和并收集以便排放或使用。12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將回收的液滴用作肥料。13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟e)中的洗滌溶液是海水。14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步使步驟e)之后的氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸。15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗滌器是一次通過(guò)式的系統(tǒng)。16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗滌器是相互之間流體連通的兩個(gè)洗滌器。17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述洗滌器還包含冷卻盤管、除霧器和靜電除塵器。18.—種用于從氣流中去除污染物的方法，包括以下步驟: a)將含污染物的氣流供入洗滌器； b)使氣流與洗滌溶液接觸； c)使氣流與臭氧接觸，其中氮氧化物被氧化;和 d)使含有被氧化的氮氧化物的氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸，從而除去被氧化的氮氧化物。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述氣流是煙道氣。20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述煙道氣來(lái)自船舶上的操作過(guò)程或咸水海洋附近的工業(yè)性作業(yè)。21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述污染物選自下組:氮氧化物、硫氧化物、微粒、酸性氣體和汞。22.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述洗滌器選自下組:標(biāo)準(zhǔn)噴射型洗滌器、文丘里型洗滌器、桿式洗滌器、填充床洗滌器和板式塔洗滌器。23.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，步驟b)中的洗滌溶液是海水。24.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，氣流和臭氧以足夠使氮氧化物發(fā)生氧化的時(shí)間保持接觸。25.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，相對(duì)于所述氣流中存在的氮氧化物的量，以大于化學(xué)計(jì)量的量添加臭氧。26.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，選自液滴分離器和冷凝表面的裝置提供的表面積足以溶解、冷凝、吸收和除去氮氧化物。27.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，來(lái)自表面的液滴被回收。28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，回收的液滴被排空、中和并收集以便排放或使用。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，將回收的液滴用作肥料。30.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述洗滌器是一次通過(guò)式的系統(tǒng)。31.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述洗滌器還包含冷卻盤管、除霧器和靜電除塵器。32.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，還包括在除去被氧化的氮氧化物之后將氣流供入第二洗滌器。33.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述氣流在第二洗滌器中與洗滌溶液接觸，從而從氣流中除去微粒、硫氧化物、酸性氣體和汞，并回收所述氣流。34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述洗滌溶液是海水。35.如權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步在第二洗滌器中使氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸。36.用于除去污染物的方法，所述污染物選自煙道氣流中的氮氧化物、硫氧化物、微粒、酸性氣體和汞，所述方法包括以下步驟: a)將煙道氣流供入洗滌器； b)使煙道氣流與海水洗滌溶液接觸； c)使煙道氣流與臭氧接觸，其中氮氧化物被氧化； d)使含有被氧化的氮氧化物的煙道氣流與選自液滴分離器和冷凝表面的裝置接觸，從而除去被氧化的氮氧化物;和 e)使煙道氣流與海水洗滌溶液接觸，從而從煙道氣流中除去硫氧化物、微粒、酸性氣體和汞，并回收所述煙道氣流。
【文檔編號(hào)】B01D47/00GK105980035SQ201480068536
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2014年12月12日
【發(fā)明人】N·J·蘇查克
【申請(qǐng)人】琳德股份公司