CN101668579A - 用于从气体中分离二氧化硫的方法与装置 - Google Patents

Abstract

利用含水吸收液(54)从气体中分离二氧化硫的系统(50)。该系统包括壳体(56)、孔板(64)、出口箱(68)、分布装置(66)、容器(60)和泵(58)。壳体具有入口和出口。孔板设置在入口和出口之间并且包括下侧面、上侧面，并且孔流体地连接下侧面和上侧面。出口箱包括分布装置，其设置成以便从出口箱排出的吸收液在来自入口的气体通过孔板的孔以前接触该气体。容器装有吸收液并且流体地与壳体相连接。泵从容器中汲取吸收液并且通过管道泵到孔板的上侧面。

Description

用于从气体中分离二氧化硫的方法与装置

背景技术

技术领域

[0001]本申请通常涉及用于从气体中分离二氧化硫的方法与装置。特别地，本申请是针对用于从气体中分离二氧化硫的方法与装置，其包括一个或多个用于将吸收液泵送到喷雾塔并且穿过孔板的循环泵。

背景技术

[0002]二氧化硫及其他酸性气体，例如三氧化硫、氯化氢酸性气体、以及氟化氢气体，在含硫的材料的氧化过程中形成，比如煤炭、石油、天然气、工业的和生活的废物、泥煤、等等。二氧化硫及其他酸性气体还可以作为副产品在化学工艺过程中形成，例如冶金过程。通常，不允许放出大量二氧化硫及其他酸性气体进入环境，这意味着一些净化是必要的。这样的一个实例是在动力装置及其他燃烧装置烟气的净化。在这样的装置中燃烧形成烟气通常被净化到其他物质中，通过吸收二氧化硫及其他酸性气体进入吸收液之内。吸收液可以，例如，包含水以及石灰、石灰石、白云石、氢氧化钠溶液和类似物质中一种或多种，其适合于吸收二氧化硫。烟气能够在例如EP0162536专利中公开的喷雾塔中，或者通过例如在US5,246,471专利中公开的多孔塔板被净化。然而，这些用于净化气体，特别是烟气中的二氧化硫和酸性气体的设备已经发现需要大量能量，将大量的吸收液在比较高的压力下进行泵送。

[0003]专利US4,099,925、US5,660,616、US4,239,515、和WO96/00122描述了具有低能耗的净化装置。烟气向上输送通过孔板，在该孔板上，提供了吸收液的流层。

[0004]在净化过程中，如果烟气中的水汽没有饱和，水将从吸收液中蒸发出来并加入到烟气中。已经发现当烟气通过孔板时，部分地发生该蒸发。一个问题是那些物质，比如石灰、石灰石、石膏、亚硫酸钙、硫酸钠等等，其溶解或悬浮于吸收液中，容易蒸发并析出沉淀到孔板的底面和孔板的孔洞中。这增加了穿过孔板的压力降，并使得压降在孔板的区域上变化。这由于压降的增加导致能量消耗的增加，并且由于烟气在孔板上吸收液层内的不均匀分布导致二氧化硫吸收的减少。对于该问题，现有技术的方案是在采用孔板净化装置之前，设置分离喷雾塔形式的冷却器，例如在US5,753,012中公开的类型.在分离喷雾塔中，烟气首先被引入其内部，水溶液以液体流量比烟气流量一般大约为0.2-1升液体/立方米烟气的比率(也称L/G)，且在能够雾化液体并且使水汽饱和烟气的高压下注入。在被水汽饱和之后，烟气可以通过孔板而没有固体颗粒被沉淀出来的风险。然而分离喷雾塔是复杂的并且消费能量的方案，其包括泵、管、水槽、控制系统以及分离塔。此外，当使用这样的喷雾塔时，半干的颗粒可以形成，其粘附孔板的底面。因此有时必须设置用于周期性的洗涤孔板底面的系统。

[0005]专利US4,263,021、5,281,402、和6,923,852涉及包括塔板的系统，其中塔板用于改善气-液接触。这些系统包括用于移动吸收液到塔板顶部的常规机械装置，例如，通过泵送吸收液经过管道到达位置高于塔板顶面的喷嘴。相应地，在这样的系统中气流的流速被管道系统和容器的几何结构、泵的尺寸、以及喷嘴数目所限制。此外，这些系统在双流动条件下工作，其中吸收液滴落通过塔板的孔而不是由于重力流经管道。

[0006]现在参考附图1，专利US7,094,382，其在此作为参考引入就像在此全部被公开了一样，描述了用于从气体21中分离二氧化硫的装置20，其包括喷雾塔22，该喷雾塔具有进气管24、用于排出二氧化硫已经被分离的气体的排气管26和设置在进口和出口之间的孔板28。气体从下面通过孔板28的孔30。吸收液32的流动层被孔板28的上侧面34支撑。引入管36连接容器38用于将吸收液连接到孔板28的上侧面34。泵40被用于引入压缩空气42进入吸收液之内从而用作空气升液，这将吸收液从容器38，经过引入管36，输送到孔板28的上侧面34，并且沿着孔板延伸。吸收液经过孔30以及经过出口箱46的开口44逆流到容器38中，出口箱46位于与引入管36相对的孔板28的末端。来自开口44的吸收液产生冷淬瀑布48，其接触从进气管24流进装置20的气体21。在US7,094382中，气体21的流速被引入管36的几何结构、在喷雾塔22的包含由孔板28的上侧面34所支撑的吸收液流动层32的部分的几何结构、和泵40的尺寸所限制。

发明内容

[0007]本申请一方面涉及使用含水吸收液从气体中分离二氧化硫的系统。该系统包括壳体、基本上水平的孔板、至少一个出口箱、至少一个分布装置、容器、和泵以及管道。壳体包括接收包含二氧化硫的气体的入口和排出二氧化硫已经被分离的气体的出口。基本上水平的孔板被设置在入口和出口之间。孔板包括下侧面、上侧面、以及流体地连接下侧面和上侧面的多个孔。孔板被设置成允许包含二氧化硫的气体穿过多个孔从下侧面到达上侧面并且支撑位于其上侧面的吸收液流动层。该至少一个出口箱被用来收集横流过孔板的吸收液并且包括至少一个孔。该至少一个分布装置流体地与该至少一个出口箱的孔相连接。该至少一个分布装置被设置成这样，以便在该至少一个出口箱的吸收液在来自入口的气体穿过孔板的多个孔之前接触气体。用于容纳吸收液的容器被流体地与壳体相连接。泵和管道被用来经过泵从容器汲取吸收液和经过管道到达孔板的上侧面，并且使吸收液沿着所述孔板流过所述孔板之上。

[0008]本申请的另一方面涉及一种使用含水吸收液从气体中分离二氧化硫的系统。该系统包括壳体、基本上水平的孔板、冷淬瀑布、容器、和泵以及管道。壳体包括接收包含二氧化硫的气体的入口和排出二氧化硫已经被分离的气体的出口。基本上水平的孔板被设置在入口和出口之间。孔板包括下侧面、上侧面、以及流体地连接下和上侧面的多个孔。孔板被设置成允许包含二氧化硫的气体穿过多个孔从下侧面到达上侧面并且支撑位于其上侧面的吸收液流动层。孔板被设置成这样，以便在孔板的一端和壳体的侧壁之间形成间隙。该间隙流体地连接上侧面到下侧面。冷淬瀑布由流经该间隙的吸收液限定。该瀑布被设置成这样，以便吸收液流经该间隙，在来自入口的气体穿过孔板的多个孔之前接触气体。用于容纳吸收液的容器流体地与壳体相连接。泵和管道被用来经过泵从容器汲取吸收液和经过管道到达孔板上侧面与间隙相对的位置。来自管道的吸收液并且使吸收液沿着所述孔板流过所述孔板之上，并且通过该间隙。

[0009]本申请的另一方面涉及一种使用含水吸收液从气体中分离二氧化硫的方法。该方法包括以下步骤：引导含有二氧化硫的气体进入具有入口和出口的壳体之内。壳体包括在入口和出口之间基本上水平的孔板。孔板包括下侧面、上侧面、以及流体地连接下侧面和上侧面的多个孔。孔板被设置成允许包含二氧化硫的气体穿过多个孔从下侧面到达上侧面并且支撑位于其上侧面的吸收液流动层；经过泵从容器汲取吸收液和经过管道到达孔板上侧面以形成吸收液流动层；收集流过孔板之上的吸收液；分配在收集步骤收集的吸收液以便它在被引入壳体的气体穿过孔板的多个孔之前接触气体；返回吸收液到容器；以及在气体已经被分离二氧化硫之后通过出口从壳体排出气体。

附图说明

[0010]为了说明本申请的实施例，附图示出了目前优选的实施方式形式。然而，很清楚地，本申请不局限于在附图中示出的具体方案和设备，其中：

附图1是现有技术中的系统示意图的侧面截面图；

附图2是本申请一个实施方式的系统示意图的侧面截面图；

附图3是本申请一个实施方式的系统示意图的侧面截面图；和

附图4是本申请一个实施方式的系统示意图的侧面截面图；

具体实施方式

[0011]现在参考附图，其中相同的标记数字表示相同的部件，特别地，参考附图2，本申请的一个方面是涉及使用含水吸收液54从气体52中分离二氧化硫的系统50。在一个实施方式中，气体52被引入壳体56同时泵58从容器60循环吸收液54，经由管道62进入壳体56之内。壳体56可以是现有技术和如前所述或者新近发展的已知的喷雾塔。在壳体56中，吸收液54被引导流经基本上水平的孔板64，通过与在至少一个出口箱68上的孔67结合的至少一个分布装置66，返回进入容器60。同时，当它从至少一个分布装置66排出时和当它向上地通过基本上水平的孔板64上的孔70时，气体52接触吸收液体54。

[0012]壳体56通常包括接收包含二氧化硫的气体52的入口72和排出二氧化硫已经被分离的气体的出口74。壳体56一般包括底部75，其包括一个或多个连接管道77的排放口76。管道77与容器60相连用于循环吸收液54回到容器。壳体56一般配置成这样，以便在壳体中吸收液54的顶面78位置低于出口箱68，从而在吸收液的顶面和出口箱68之间形成通道79。在壳体56中吸收液54的顶面78通常在基本上整个孔板64下面延伸。

[0013]基本上水平的孔板64一般地被设置在入口72和出口74之间。孔板64一般地包括下侧面80、上侧面81，以及流体地连接下和上侧面的多个孔70。孔板64通常被设置成允许包含二氧化硫的气体52穿过多个孔70从下侧面80到达上侧面81并且支撑位于其上侧面的吸收液54的流动层82。

[0014]至少一个出口箱68被用来收集流过孔板64之上的吸收液54。吸收液54经由至少一个孔67从出口箱68排出，并且通过与至少一个出口箱68的至少一个孔流体地连接的至少一个分布装置66。出口箱68一般地包括位于孔板64的上侧面81下面且距离为D1的底部84。孔67通常形成在底部84。分布装置66可以是喷嘴(未示出)或者仅仅是间隙(未示出)。在一种实施方式中，分布装置66是一种包括最小孔径或者最小间隙宽度为大约1到8厘米的喷嘴。各分布装置66一般被设置成这样，以便出口箱68中的吸收液54在来自入口72的气体穿过孔板64的多个孔70之前接触气体52。

[0015]容器60用于容纳吸收液54，并且一般流体地与壳体56相连接。泵58和管道62被用来经过泵从容器60汲取吸收液54并经过管道到达孔板64的上侧面81，并且使吸收液沿着所述孔板流过所述孔板之上，进入出口箱68之内。泵58可用于有选择地控制流过孔板64之上的吸收液54的厚度或者高度H。泵58还可以被用来有选择地控制在吸收液的顶面78和壳体56的底部75之间的距离D2。阀门V还可以被用来控制距离D和高度H。

[0016]现在参考附图3，系统100，其类似于系统50，通常不包括分布装置66、孔67、和出口箱68。代替分布装置66、孔67、和出口箱68，在孔板64的一端104和壳体56的侧壁106之间形成间隙102。间隙102通常被配置成流体地连接孔板64的下侧面80和上侧面81。吸收液54，其沿着孔板64的上侧面81流动，流进间隙102。这样，冷淬瀑布108由流动通过间隙102的吸收液54限定。冷淬瀑布108通常被设置成这样，以便流动通过间隙102的吸收液54在气体穿过孔板64的多个孔70之前接触来自入口72的气体52。与系统50相似，泵58可用于有选择地控制流过孔板64之上的吸收液54的厚度或者高度H。间隙102宽度W还可以变化以控制系统100流体动力学。在一个实施例中，间隙102的宽度W大约为1到8厘米。

[0017]仍然参考附图3，系统100还可以包括装置110，例如喷嘴、管或者其它管道，用于当吸收液流经多个孔70时喷洒吸收液54进入气体52之内。一般地，装置110被设置在吸收液的顶面78和壳体56的底部75之间的通道79之内。通常，吸收液54可以利用泵112和管道114从容器60抽取，通过装置110向上并通过多个孔70从孔板64的下侧面80到上侧面81喷洒液体。虽然未示出，但系统50还可以适应性地包括装置110。

[0018]现在参考附图4，系统120，其通常其它方面基本上与系统50或者100相似，可以被配置成包括壳体56′和在邻接的腔室122中形成的容器60′。在系统120中，吸收液54直接地从孔板64的上侧面81直接地排放到容器60′中而不是如在系统50和100中经由排放口76和管道77排放，在系统50和100中，均包括壳体56和由相分离的腔室形成的容器60。与系统50和100相似，在系统120中，泵58可用于有选择地控制流过孔板64之上的吸收液54的厚度或者高度H。泵58还可以被用来有选择地控制在吸收液54的顶面78和容器60′的底部124之间的距离D2。

[0019]本申请相比已知的系统具有多个优点。直接地泵送吸收液到孔板的上侧面允许操作条件宽的控制范围，以及便于现有喷雾塔的更新改进。流体床或者吸收液的高度是可调整，因此酸性气的分离可以被控制在非常高的水平。

[0020]现有技术中的方案依赖于空气升液对吸收液的传送，在已公开的主题中，泵能够将液体运送到非常高的高度。这对于塔板下面的空间，以及相应的可接受的气体体积都是有利的。

[0021]虽然已经描述该公开主题以及对其实施方式进行了说明，但是应该明了的是，本领域技术人员可以据此作出的各种其它变化、删除以及添加，而不脱离本申请的原理和保护范围。相应地，其它实施方式落在以下权利要求的保护范围之内。

Claims (29)

1.一种利用含水吸收液从气体中分离二氧化硫的系统，包括：

具有用于接收含有二氧化硫的气体的入口和用于排出二氧化硫已经被分离的气体的出口的壳体；

被设置在所述入口和所述出口之间的基本上水平的孔板，所述孔板包括下侧面、上侧面、以及流体地连接所述下侧面和上侧面的多个孔，所述的孔板被设置成允许含有二氧化硫的气体穿过所述多个孔从所述下侧面到达所述上侧面，并且在所述上侧面上支撑吸收液流动层；

用于收集流过所述孔板之上的吸收液的至少一个出口箱，所述至少一个出口箱包括至少一个孔；

与所述至少一个出口箱的所述至少一个孔流体地连接的至少一个分布装置，所述至少一个分布装置被如此设置以便在所述至少一个出口箱中的吸收液在来自所述入口的气体穿过所述孔板的所述多个孔之前接触该气体；

用于容纳吸收液的容器，所述容器流体地与所述壳体相连接；和

泵和管道，经过所述泵和经过所述管道从所述容器汲取吸收液到所述孔板的所述上侧面，并且使吸收液沿着所述孔板在所述孔板之上流过。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵的流量用于控制流过所述孔板之上的吸收液的厚度或者高度。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述分布装置包括至少一个喷嘴。

4.根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个喷嘴的每一个包括大约1到8厘米的最小孔径或者最小间隙宽度。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个出口箱包括底部，所述底部位于低于所述孔板的上侧面一距离处。

6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括，用于当气体流经所述多个孔时将吸收液喷洒进入气体之内的装置。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体进一步包括底部，所述底部包括与管道连接的排放口，所述管道与所述容器相连用于吸收液循环回到所述容器。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述壳体被如此配置以便在所述壳体中吸收液的顶面低于所述至少一个出口箱，从而在吸收液的所述顶面和所述至少一个出口箱之间形成通道。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述壳体被如此配置以便在所述壳体中的所述吸收液的所述顶面基本上在整个所述孔板以下延伸。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述泵的流量用于控制在所述壳体的所述底部和吸收液的所述顶面之间的距离。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述壳体和所述容器在邻接的腔室中形成。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述容器被如此配置以便在所述容器中的吸收液的顶面低于所述至少一个出口箱，从而形成在吸收液的所述顶面和所述至少一个出口箱之间的通道。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述容器被如此配置以便在所述容器中的吸收液的顶面基本上在整个所述孔板以下延伸。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述泵的流量用于控制在所述容器的底部和吸收液的所述顶面之间的距离。

15.一种利用含水吸收液从气体中分离二氧化硫的系统，包括：

具有用于接收含有二氧化硫的气体的入口和用于排出二氧化硫已经被分离的气体的出口的壳体；

被设置在所述入口和出口之间的基本上水平的孔板，所述孔板包括下侧面、上侧面、以及流体地连接所述下侧面和上侧面的多个孔，所述孔板被设置成允许含有二氧化硫的气体穿过所述多个孔从所述下侧面到达所述上侧面并且在所述上侧面上支撑吸收液流动层，所述孔板如此设置以便在所述孔板的一端和所述壳体的侧壁之间形成间隙，所述间隙流体地连接所述上侧面到所述下侧面；

冷淬瀑布，由流过所述间隙的吸收液限定，所述瀑布被如此设置以便流动通过所述间隙的吸收液在来自所述入口的气体穿过所述孔板的所述多个孔之前接触该气体；

用于容纳吸收液的容器，所述容器流体地与所述壳体相连接；和

泵和管道，从所述容器汲取吸收液经过所述泵和经过所述管道在与所述间隙相对的位置到达所述孔板的所述上侧面，其中吸收液从所述管道沿着所述孔板在所述孔板之上流过，并穿过所述间隙。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述泵的流量用于控制流过所述孔板之上的吸收液的厚度或者高度。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述间隙宽度大约为1到8厘米。

18.根据权利要求15所述的系统，其中所述壳体进一步包括底部，所述底部包括连接有管道的排放口，所述管道与所述容器相连用于循环吸收液回到所述容器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述壳体被如此配置以便在所述壳体中的吸收液的顶面基本上低于整个所述孔板的所述下侧面，从而在吸收液的顶面和所述孔板的所述下侧面之间形成通道。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述壳体被如此配置以便在所述壳体中的吸收液的所述顶面基本上在整个所述孔板下面延伸。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述泵的流量用于控制在所述壳体的所述底部和吸收液的所述顶面之间的距离。

22.根据权利要求15所述的系统，进一步包括，用于当气体流经所述多个孔时将吸收液喷洒进入气体之内的装置。

23.根据权利要求15所述的系统，其中所述壳体和所述容器在邻接的腔室中形成。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述容器被如此配置以便在所述容器中的吸收液顶面位置低于所述孔板的下侧面，从而在吸收液的所述顶面和所述孔板的所述下侧面之间形成通道。

25.根据权利要求24所述的系统，其中在所述容器中的吸收液的所述顶面基本上在整个所述孔板下面延伸。

26.根据权利要求23所述的系统，其中所述泵的流量用于控制在所述容器的底部和吸收液的所述顶面之间的距离。

27.一种利用含水吸收液从气体中分离二氧化硫的方法，包括：

引导含有二氧化硫的气体进入具有入口和出口的壳体之内，所述壳体包括在所述入口和所述出口之间的基本上水平的孔板，所述孔板包括下侧面、上侧面、以及流体地连接所述下侧面和上侧面的多个孔，所述孔板被设置成允许含有二氧化硫的气体穿过所述多个孔从所述下侧面到达所述上侧面，并且在所述上侧面上支撑吸收液流动层；

从容器汲取吸收液经过泵和经过管道到达所述孔板的所述上侧面，以形成所述吸收液的流动层；

收集流过所述孔板之上的吸收液；

分配在所述收集步骤收集的吸收液，以便它在被引入所述壳体的气体穿过所述孔板的所述多个孔之前接触该气体；

返回吸收液到所述容器；和

在气体已经被分离二氧化硫之后，通过所述出口从所述壳体排出气体。

28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括通过控制所述泵的流量来控制在所述孔板之上流过的吸收液的厚度或者高度的步骤。

29.根据权利要求27所述的方法，进一步包括当气体流经所述多个孔时，将吸收液喷洒进入气体之内的步骤。

Images