CN102099093B - 用于吸收气体中有害物质的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于吸收气体中有害物质的设备，其中，具有碱性成分的溶液与气体接触，其中，气体在第一阶段中作为弥散相被导引通过悬浮液层，并且在第二阶段中作为连续相被导引，悬浮液作为弥散相被喷入所述连续相中，并且其中，所述两个阶段在结构上统一在一个单个的洗涤塔中。按本发明将气泡柱和滴柱组合在用于分离酸性有害气体的接触装置中，由此形成传输物质的并且能量优化的分离装置。

Description

用于吸收气体中有害物质的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于吸收气体中有害物质的设备和方法。
背景技术
在许多工业过程中尤其在燃烧过程中形成了烟雾或者说废气，该烟雾或者说废气包含酸性成分，例如二氧化硫（SO2）、盐酸（HCl）、氟化氢（HF）和/或氮氧化物（NO、NO2），所述成分由于其对于生态系统的有害性而称作有害物质。
因此，为了保护人类、动物和植物，公布了废气中有害物质的允许极限值的法律规定。
为了遵守所述极限值，在许多情况下要求净化废气。
由现有技术公开了用于所谓的湿式废气处理的不同的技术，所述技术已经在工业上得到使用。在所述方法中，为了分离有害物质大多数使用钙吸收剂（石灰石、生石灰以及氢氧化钙）。所述钙化合物与水混合，随后作为悬浮液存在并且与在烟雾中存在的酸性气体接触，从而能够将有害物质从气相吸收到液相中。吸收到液相中的酸性有害物质随后就以离子形式溶解，并且与钙吸收剂的溶解到悬浮液中的钙离子进行反应。
由此产生的反应产物能够根据其它过程控制保持溶解在悬浮液中，在相应过饱和时形成晶体并且最后甚至作为固体形式沉淀。
尤其在用油和煤烧的燃烧过程中废气中大多数有害物质是二氧化硫SO2。
在所谓的烟雾脱硫设备中，用开头所述的方法从烟雾中分离SO2，其中作为钙吸收剂主要使用石灰石悬浮液形式的石灰石。在所述设备中，在氧化以及结晶过程之后由悬浮液中所吸收的二氧化硫SO2以及溶解的石灰石形成可用的石膏（CaSO42H2O）。
由现有技术公开了将用于烟雾脱硫的接触装置构成具有滴柱的喷射塔。在该喷射塔中将石灰石悬浮液通过多个通常水平布置的喷射平面和喷射喷嘴喷入垂直的流通烟雾的装置中。从喷射喷嘴中出来的石灰石悬浮液滴与流动的烟雾接触并且进行热量和物质输送过程。
如果人们将烟雾/悬浮液混合物视为是乳状液，那么烟雾作为连续相并且石灰石悬浮液作为弥散相被导引。
在所述喷射塔中的常规的烟雾空管速度在2.5和5m/sec之间。
在所描述的热量和物质输送过程中，通常从烟雾中汲取热量，该热量引起悬浮液滴中水的蒸发。蒸发的水转变为气相（连续相）并且引起烟雾的饱和。
包含在烟雾中的二氧化硫SO2通过吸收溶解在悬浮液滴中，并且因此与同样溶解的钙离子（Ca＋＋）通过中间阶段反应成亚硫酸钙并且通过溶解在液滴中的氧气在进一步氧化之后反应成硫酸钙。
所述悬浮液滴向下落并且沿着其路径连续地吸收二氧化硫。在接触装置的下面区域中将所述悬浮液滴积聚在所谓的底壳中，并且为了提高接触时间通过循环系统重新经由喷射平面与烟雾接触。
此外，在底壳中通过吹入含氧气的气体例如空气使悬浮液富有用于进一步进行氧化反应的氧气，从而在最佳的过程控制中使亚硫酸钙完全氧化成硫酸钙。
随着停留时间的增加，底壳中所包含的硫酸钙的份额也增加，直到达到过饱和，并且在结晶阶段之后使硫酸钙沉积成石膏的形式（CaSO42H2O）。
通过相应的调节和控制回路向接触装置连续地加入石灰石悬浮液以及过程水（液滴的蒸发损失），并且也从底壳中抽出悬浮液，从而出现稳定的状态。从底壳中抽出的悬浮液通常输入连接在后面的用于获得石膏的脱水装置中。
这种所描述的借助于喷射塔的烟雾清洗的缺点是具有20－40m高的塔的设备的所要求的尺寸以及较高的能量消耗。
作为替代方案，例如由WO96/00122公开了一种设备，其中接触装置构造成所谓的气泡柱。在此，相对于喷射塔中的滴柱交换烟雾和石灰石悬浮液的相配属关系，也就是说悬浮液作为连续相并且烟雾作为弥散相存在。
形成了高达1.1m的悬浮液层，烟雾通过悬浮液层下面的分配底部例如筛网底部或者通过具有大量分配孔的伸入悬浮液层中的潜管以气泡形式置入所述悬浮液层中。因此所述装置类型也称为气泡洗涤机。然而这种气泡洗涤机的烟雾空管速度仅仅为大约1.5到2.5m/sec。
发明内容
本发明的任务是改善所描述的方法。
该任务按本发明用一种用于吸收气体中有害物质的设备得到解决，其中具有碱性成分的溶液与气体接触，其中气体在第一阶段中作为弥散相导引通过悬浮液层并且在第二阶段中作为连续相被导引，悬浮液作为弥散相被喷入所述连续相中，并且其中，所述两个阶段在结构上统一在一个单个的洗涤塔中。
本发明的有利的设计方案包含在从属权利要求中。
按本发明，通过将两种方法组合在共同的接触装置中来利用滴柱和气泡柱的优点。
从下向上流过洗涤塔的烟雾在第一阶段中在二氧化硫浓度较高时在气泡柱中进行净化。在第二阶段中，在滴柱中进行净化。
由此，实现了基于本发明的认识，根据该认识在用较低的二氧化硫浓度净化气体时具有滴柱的喷射塔优于气泡洗涤机，而在二氧化硫浓度较高时气泡洗涤机是有利的。
附图说明
根据附图对本发明进行详细解释。附图示例性地示出：
图1是按本发明的设备，以及
图2是弥散以及气体分配装置的实施变型方案。
具体实施方式
图1示出了柱形的洗涤塔的横截面，其中烟雾通过烟雾入口1流入洗涤塔并且转向到垂直的向上流动中，其中达到了2.5m/s到4.5m/s的空管速度。
通过从气泡洗涤的第一阶段中滴落到这个区域中的悬浮液滴已经实现了烟雾冷却，该烟雾冷却在最佳的情况下已经引起烟雾的绝热的饱和温度。
随后，烟雾通过弥散以及气体分配装置3进入气泡洗涤的悬浮液层。在此，通过格栅状的底部结构3a进行气体分配以及气泡形成，关于这一点，在图2中示出了有利的实施变型方案。
在弥散以及气体分配装置3中将自由的气体横截面减少到整个洗涤机横截面的15％到50％。通过在此实现的烟雾加速度经由弥散以及气体分配装置3形成气泡柱，该气泡柱达到0.4m和1.0m之间的高度。在设计洗涤塔时通过排出装置3b确定所述层的高度。如果所形成的气泡柱的水平超过了设计高度，那么悬浮液经由排出装置3b和洗涤机的排出管道3c、3d主要流到洗涤机底壳13中。在此也可以考虑将流出的悬浮液的一部分输入用于获得干石膏的脱水单元中。离开气泡柱的烟雾现在直接进入喷射塔的通过气泡柱形成的吸收空间5中或者滴柱中。经由喷射平面4的喷射喷嘴置入所述悬浮液，并且所述悬浮液以液滴形式与烟雾接触。
通过循环装置7a、7b向两个阶段提供新鲜的悬浮液。在通过最后的喷射平面之后，由烟雾携带的液滴在液滴分离装置6中进行分离，该液滴分离装置通常通过冲洗装置8进行冲洗并且由此保持无沉淀物。在液滴分离器6后面，烟雾通过相应的烟雾出口结构2离开洗涤塔。
通过吹入空气11，向积聚在底壳13中的悬浮液提供用于氧化的氧气。
通过搅拌器9防止固体颗粒沉积在底壳中，该搅拌器还确保了足够的混合。
为了将整个洗涤系统保持在稳定的运行中，将新鲜的石灰石悬浮液输入10系统中，并且从洗涤系统中提取12相应的悬浮液流用于获取石膏。
附图标记列表:
3b排出装置
3c、3d排出管道
13洗涤机底壳
5吸收空间
4喷射平面
7a、7b循环装置
6液滴分离装置
8冲洗装置
6液滴分离器
2烟雾出口结构
9搅拌器

Claims (10)

1.用于吸收气体中有害物质的设备，其中，具有碱性成分的溶液与气体接触，其特征在于，设置第一阶段，在该第一阶段中将气体作为弥散相导引通过具有悬浮液形式的碱性成分的溶液层，所述悬浮液作为连续相存在，在该第一阶段中，通过由具有圆形横截面的在高度上交错的平行的杆构成的格栅状的底部结构进行气体分配以及气泡形成；并且设置第二阶段，在该第二阶段中气体作为连续相被导引，碱性成分的溶液作为弥散相喷入该连续相中，并且所述两个阶段在结构上统一在一个单个的洗涤塔中。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一阶段的悬浮液层具有0.25m和1.0m之间的高度。
3.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于，以下面方式设置弥散以及气体分配装置（3），即将自由的气体横截面降低到洗涤塔的整个横截面的15％到50％。
4.按权利要求3所述的设备，其特征在于，所述弥散以及气体分配装置（3）由至少两个相互叠置布置的杆式格栅或者管式格栅构成。
5.按权利要求3所述的设备，其特征在于，为了维持气泡状态的恒定的层高设置了排出装置（3b），该排出装置为了排出悬浮液而与洗涤塔底壳（13）连接（3c、3d）。
6.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述排出装置（3b）具有向外的额外的连接（3d）。
7.按权利要求5所述的设备，其特征在于，在弥散以及气体分配装置（3）下面设置了用于使在内部通过排出装置（3b）排出的悬浮液雾化的装置。
8.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二阶段具有至少一个喷射平面（4），并且喷入的液滴具有600μm到6000μm范围内的索特直径。
9.按权利要求1所述的设备，其特征在于，额外地在第一阶段前面设置喷射平面。
10.用于吸收气体中有害物质的方法，其中，具有碱性成分的溶液与气体接触，其特征在于，气体在第一步骤中作为弥散相导引通过具有悬浮液形式的碱性成分的溶液层，所述悬浮液作为连续相存在，在该第一步骤中，通过由具有圆形横截面的在高度上交错的平行的杆构成的格栅状的底部结构进行气体分配以及气泡形成；并且气体在第二步骤中作为连续相被导引，碱性成分的溶液作为弥散相被喷入所述连续相中。
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