CN103260727A - 用于从废气吸收和分离悬浮气态污染物并由此回收增值产品的新系统 - Google Patents

用于从废气吸收和分离悬浮气态污染物并由此回收增值产品的新系统 Download PDF

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Abstract

一种设备，其包括四个腔A、B、C、D，所述腔通过入口和出口阀（1，2，8，11，13，14）串联连接；来自高温反应器的废气穿过过滤单元A1并且通过腔A的入口被引导通过位于所述腔A、B、C、D的底部处的穿孔管；热的废气向上流过容纳在腔A、B、C、D中的液体/浆，由此含碳污染物与废气的热量一起在各级中被吸收在所述液体/浆中，从而通过排出口（16，17，13）获得没有污染物的氧；每个腔都设有温度指示单元（2，3，4，5）、搅拌器单元（4，6，9，10，15，12，6）、入口和出口阀IL1、IL2、IL3和IL4以及在腔的底部处的排放单元OL1、OL2、OL3和OL4。

Description

用于从废气吸收和分离悬浮气态污染物并由此回收增值产品的新系统
技术领域
本发明涉及从废气分离气态污染物、在热电站和煤基反应器中产生的一氧化碳、二氧化碳的分离，以获得氧饱和的环境友好气体，所述废气是从反应器排出的。
背景技术
目前获得清洁气体的传统装置和方法并不令人满意。因此需要开发系统和方法，以从气流分离不想要的污染物并获得氧饱和的环境友好气体。在转化过程期间，许多副产品被回收，这对于整个工业而言可以是用于增值产品的进一步处理。
对于全球变暖而言，CO2排放是世界关注的，全球变暖对于人类是危险的。全球而言，正采取不同措施来减轻全球变暖。大气包含氮气、氧气、有机碳的混合物，并且当为了生产目的而燃烧这些气体时，产生大量含碳材料以及其他多原子团的气态氧化物，这些含碳材料以及其他多原子团的气态氧化物需要被去除以获得用于使用的清洁氧。
发明内容
因此本发明的主要目的是分离气态污染物并且获得氧饱和的环境友好气体，所述气态污染物诸如是包含在反应器废气中的CO2、SO2、NO2、HCl和高分子碳氢化合物、有毒气体和类似物。
本发明的另一个目的是分离副产品，这可以是进一步用于增值产品的过程。
本发明的又一目的是在不需要高成本和人力的情况下实施本发明。
因此，提供一种包括四个腔的设备，所述腔通过入口和出口阀串联连接；来自高温反应器的废气通过特定尺寸的筛网穿过第一腔，以去除气流中未燃烧的固体颗粒；气流从第一腔通过第一腔的出口进入到第二腔中，并且穿过容纳在第二腔中的液体，以吸收废气的热量并吸收可溶解气体，所述液体主要是液体/浆；冷却了的气体混合物进入到第三腔中，所述第三腔容纳液体/浆的混合物以吸收/吸附含碳气体；来自第三腔的废气进入第四腔，所述第四腔容纳液体/浆以吸收/吸附诸如硫磺、NOX、汞等的气体，并且通过第四腔的出口获得氧饱和的环境友好气体。
所述第一腔容纳的筛网具有从5到15微米的尺寸，由钢制成。
第二腔容纳的浆液从以下组中选择：
i）与海水混合的牛粪。
ii）与海水和印度楝提取物混合的牛粪。
iii）与海水和牛尿混合的牛粪。
iv）与水和牛尿混合的牛粪。
v）与海水和畜尿混合的牛粪。
vi）与水混合的牛粪。
vii）与印度楝提取物、水和植物提取物混合的畜粪。
viii）与海水混合的畜粪。
ix）与水混合的畜粪。
第三腔容纳的液体/浆从以下组选择：
i）粗制生物柴油、生物柴油/生物油。
ii）具有从植物提取的化学品的粗制生物柴油、生物柴油、生物油，所述植物来自分类为石油植物的植物。
iii）与水和牛尿混合的牛粪。
iv）与原油和脂肪和/或油混合的牛粪。
第四腔容纳的液体/浆从以下组合选择：
i）石灰和海水的浆。
ii）碳酸氢钠、海水和石灰的浆。
iii）灰浆和水的浆。
iv）碳酸氢钠、海水和石灰的浆。
v）海水与牛粪+石灰+碳酸钠混合的浆。
vi）与水和碳酸钠混合的牛尿。
vii）与海水混合的牛尿。
第二腔容纳的牛/畜粪与海水的混合物由于牛粪的特性而降低含有甲烷、氮等的废气的温度。并且海水吸收可溶解的气体，诸如CO2、SO2、NO2、Hcl和类似气体。
第三腔容纳粗制生物柴油、生物油和从诸如石油植物的植物提取的化学品。该混合物本质上是粘性的并且能吸收/吸附高分子量多核、碳氢化合物。本发明的设备能从燃烧固体或液体燃料后产生的废气去除颗粒和有害成分。其尤其适于捕获上述污染物并且同时产生工业广泛应用的增值产品，诸如碳粉或炭黑或碳饱和的半流体。
第四腔容纳石灰和海水/水、碳酸氢钠的浆，能捕获CO2、SO2、NO2、Hcl。
二氧化硫被吸收在灰浆中，并且用亚硫酸钙而被沉淀，可被转化成作为可销售副产品的石膏。石灰也与诸如Hcl的其他气体发生化学反应。
考虑到具有高水平汞排放的燃料，含水石灰与活性炭有效地组合以去除SO2汞。
当考虑到具有低含硫量的燃料时，海水与碳酸氢钠和石灰混合产生期望水平的的SO2去除和其他气体的吸收。
在诸如饱和的浆/液体的处理期间从第二罐产生增值产品。一旦干燥就可以用作家用或工业用燃料。
在第三腔饱和产物中产生的产品可选地诸如是半流体或蛋糕形式，其可用于筑路，是天然生物沥青或滤渣，或者被进一步处理成粉末形式，可用于各种工业应用。
由于在第四腔中使用的浆的粘性，生物产品可用于建筑。
附图说明
现在将参照图1至3说明本发明，其中：
图1是具有四个腔的设备的透视图；
图2是具有三个腔的设备的透视图；
图3是具有三个腔的设备的透视图。
具体实施方式
参见图1至3，所述设备包括四个腔，所述腔通过入口和出口阀串联连接；来自高温反应器的废气通过特定尺寸的筛网穿过第一腔，以去除气流中未燃烧的固体颗粒；气流从第一腔通过第一腔的出口进入到第二腔中，并且穿过容纳在第二腔中的液体，以吸收废气的热量并吸收可溶解气体，所述液体主要是液体/浆；冷却了的气体混合物进入到第三腔中，所述第三腔容纳液体/浆的混合物以吸收/吸附含碳气体；来自第三腔的废气进入第四腔，所述第四腔容纳液体/浆以吸收/吸附诸如硫磺、NOX、汞等的气体，并且通过第四腔的出口获得氧饱和的环境友好气体。
参见图1。热的废气进入过滤部分A1并且穿过管道进入入口（2）以使气体在腔A中流动；热的废气被引导通过在腔A的底部处的穿孔管，所述腔A容纳液体以从热的废气分离CO2、SO2和其他含碳材料。腔A还设有温度指示器（3，4，5），用于测量热废气的温度；设有用于搅拌腔A中的液体的搅拌器（6）；设有入口和出口阀IL1和OA1，用于通过从腔A的底部排出饱和液体而浆新的液体灌注到腔中。在腔A的底部处设有从外侧用于气泡氧的装置（17）。还设有用于腔A中的气体的采样点（7）。热的废气浸没通过液体并且继而传递到腔B的入口阀（8），废气在此被引导通过位于腔B的底部处的穿孔管。废气向上扰动通过容纳在腔B中的液体/浆，以吸收含碳气体，诸如CO2、CO、NO2、SO2、HC；所述腔还设有搅拌器（9）以及入口和出口排放阀IL2和OL2，冷的废气通过入口（11）进入腔3，腔C容纳液体/浆以吸收剩余的可溶解污染物，诸如CO2、CO、NO2、SO2、HC，所述废气继而以相同方式进入第四腔D，以通过排放口（16）获得没有任何污染物的氧，其可被收集以用于其他应用。腔C和腔D还设有搅拌器（12）、（15）、入口和出口阀IL3、IL4和OL3和OL4。腔B和C还设有采样点（10和13），以在分离过程期间分析气体的成分。
参照图2。热的反应器气体通过具有控制面板的过滤系统A1进入，所述过滤系统穿过用于废气（1）的入口，所述废气通过管道进入腔A，由于气体流过高温反应器，因此穿过温度计（2），所述气体穿过设置在腔A的底部处的穿孔管，所述腔A填充有在此所述的液体，所述气体继而向上穿过腔A，所述腔A在壁的侧面设有多个喷口（3）以减少废气的热量。从而吸收含在废气中的污染物。腔A设有搅拌器（4）以在操作期间搅拌液体。腔A中有入口和出口阀（IL1和OL1）；当液体变得饱和时，通过所述入口和出口阀进行液体的排出和液体的加注。设有用于进入腔（A）中的液体的温度计（18）。设有氧入口阀（19）以使氧进入而将未燃烧的CO转化成CO2；设有另一个出口温度计（5）用于测量流出腔A并进入到腔B中的气体的温度。腔A还设有用于腔A的气体采样点（6）。气体通过管道或管道入口（8）流到腔B中，通过穿孔管流过腔B的底部进入容纳液体/浆的腔B中，所述腔B的构造与腔A类似，诸如喷嘴（9和12）、入口和出口阀（IL2和OL2）、采样单元（11）。冷的气体穿过腔B通过入口阀13经由向下导向的管道进入到腔C中，所述向下导向的管道连接至设置在腔C的底部处的穿孔管，气体通过穿孔向上穿过容纳在腔C中的液体和浆，腔C也设有入口阀IL3、出口阀OL3和排放阀（17）。腔B和C也设有搅拌器10和15，如在腔A中一样。
参照图3，热的反应器废气穿过用于去除可能存在的固体颗粒的过滤单元A1，并且继而热气被引导通过入口2并且穿过在腔A的底部处被引导的管道，并且穿过穿孔管，从而使热气向上穿过容纳在腔A中的液体。以便液体吸收含碳物质并且溶解在容纳在腔A中的液体中。废气的热量也被腔A中的液体吸收。液体穿过腔B的入口（8）并且以类似方式被引导通过容纳液体/浆的腔B，在此，诸如CO2、CO、NO2、SO2、HC的气体将被吸收。冷的废气现在通过入口（11）被引导至腔C并且穿过容纳在腔C中的液体/浆，由此在13处排出没有污染物的氧，所述氧将随后被收集用于进一步使用。腔A、B和C设有温度指示器和在腔A和B处的采样点（7，10）。每个腔都设有搅拌器（6，9，12），所述腔还设有入口阀（IL1，IL2，IL3）和出口阀（OL1，OL2，OL3）。
可以对本发明的实施例做出若干变型，因认为在本发明的精神范围内。
示例：试验1
观察到气体从炉/高温反应器流到罐A并且继而从罐A排出到罐B，气体温度显著降低到室温。
燃料：原煤
通过在炉中燃烧50公斤原煤而进行第一个试验。
气体 炉 罐A 罐B 罐C
O2 04.1% 13.2% 15.2% 16.3%
CO2 010.3% 006.0% 001.0% 无
CO 1998PPM 1254PPM 1254PPM 1254PPM
NO2 0000PPM 0000PPM 0000PPM 0000PPM
SO2 1545PPM 0140PPM 0140PPM 0140PPM
HC 000.0% 000.0% 000.0% 000.0%
Figure BDA00003374867000061
观察/结果：
1）O2：当进行第一个试验时，观察到从炉取得的气体样品，O2是4.1%，而当气体穿过水、牛粪和牛尿的浆时从罐A取得的样品O2的百分比从4.1%升高到13.2%。当冷的气体流过罐B的成分，即生物柴油，通过罐B的成分排出的气体的采样中的O2的百分比进一步升高到15%。而且，气体从罐B流到罐C，穿过罐C的成分，即海水和石灰的混合物，观察到采样中O2的百分比进一步升高到16.8%。
2）CO2：当进行第一个试验时，观察到从炉取得的气体样品，CO2是10.3%，而当气体穿过水、牛粪和牛尿的浆时从罐A取得的样品CO2的百分比从10.3%降低到06.0%，当冷的气体流过容纳生物柴油的罐B时，取得样品并且观察到CO2的百分比进一步降低到1.0%。气体进一步从罐B流到罐C，在穿过罐C中容纳的海水和石灰的混合物之后，取得的样品被观察到CO2的百分比进一步降低并且没有了。
3）CO：当进行第一个试验时，观察到从炉取得的气体样品，CO是1998PPM，而当气体穿过水、牛粪和牛尿的浆时从罐A取得的样品CO的百分比从1998PPM降低到1254PPM，当冷的气体流过容纳生物柴油的罐B时，CO的百分比相同。气体进一步从罐B流到罐C，在穿过罐C中容纳的海水和石灰的混合物之后，取得的样品被观察到CO的百分比保持相同。
4）SO2：当进行第一个试验时，观察到从炉取得的气体样品，SO2是1545PPM，而当气体穿过水、牛粪和牛尿的浆时从罐A取得的样品SO2的百分比从1545降低到0140，当冷的气体流过容纳生物柴油的罐B时，取得样品并且观察到SO2的百分比相同。气体进一步从罐B流到罐C，在穿过罐C中容纳的海水和石灰的混合物之后，取得的样品被观察到CO2的百分比保持相同。
示例：试验2
燃料：原煤
观察到气体从炉/高温反应器流到罐A并且继而从罐A排出到罐B，气体温度显著降低到室温。
通过在炉中燃烧50公斤原煤而进行第二个试验。
气体 炉 罐A 罐B 罐C
O2 02.0% 19.0%
CO2 017.1% 001.7%
CO 1998PPM 1326PPM
NO2 0000PPM 0000PPM
SO2 0672PPM 0069PPM
HC 000.0% 000.0%
观察/结果：
1）O2：当进行第二个试验时，观察到从炉取得的气体样品，O2是02.0%，而当气体穿过海水、牛粪和牛尿的浆时从罐A取得的样品O2的百分比从02.0%升高到19.0%。当冷的气体流过罐B的成分，即水、牛粪和牛尿时，通过罐B的成分排出的气体的采样中的O2的百分比进一步升高到19.0%。而且，气体从罐B流到罐C，穿过罐C的成分，即海水、牛尿、石灰和碳酸氢钠的混合物，观察到采样中O2的百分比进一步升高到19.0%。
2）CO2：当进行第二个试验时，观察到从炉取得的气体样品，CO2是017.1%，而当气体穿过罐A、B和C时，CO2的百分比从017.1%降低至001.7%。
3）CO：当进行第二个试验时，观察到从炉取得的气体样品，CO是1998PPM，而当气体穿过罐A、B和C时，CO的百分比从1998PPM进一步降低到1326PPM。
4）SO2：当进行第二个试验时，观察到从炉取得的气体样品，SO2是0672PPM，而当气体穿过罐A、B和C时，SO2的百分比从0672PPM降低到0069PPM。
示例：试验3
燃料：原煤
观察到气体从炉/高温反应器流到罐A并且继而从罐A排出到罐B，气体温度显著降低到室温。
通过在炉中燃烧50公斤原煤而进行第三个试验。
气体 炉 罐A 罐B 罐C
O2 00.5% 20.4%
CO2 015.3% 000.8%
CO 1998PPM 0000PPM
NO2 0000PPM 0000PPM
SO2 1008PPM 000.0%
HC 020.7% 000.0
Figure BDA00003374867000091
Figure BDA00003374867000101
观察/结果：
1）O2：当进行第三个试验时，观察到从炉取得的气体样品，O2是00.5%，同时从容纳海水、石灰和牛尿的罐C取得样品。在气体穿过罐A中的海水、牛粪和牛尿的浆、穿过容纳生物柴油和粗制生物柴油的罐B的成分并且继而气体穿过罐C之后，O2的百分比从00.5%升高到20.4%。
2）CO2：当进行第三个试验时，观察到从炉取得的气体样品，CO2是015.3%，同时从容纳海水、石灰和牛尿的最后一个罐C取得样品。在气体穿过罐A中的海水、牛粪和牛尿的浆、穿过容纳生物柴油和粗制生物柴油的罐B的成分并且继而气体穿过罐C之后，CO2的百分比从015.3%降低至000.8%。
3）CO：当进行第三个试验时，观察到从炉取得的气体样品，CO是1998PPM，而在穿过罐A、B和C之后，降低到0043PPM。
4）当进行第三个试验时，观察到从炉取得的气体样品，NO2是000.0%，因此在样品中没有变化。
5）SO2：当进行第三个试验时，观察到从炉取得的气体样品，SO2是1008PPM，同时从容纳海水、石灰和牛尿的罐C取得样品。在气体穿过罐A中的海水、牛粪和牛尿的浆、穿过容纳生物柴油和粗制生物柴油的罐B的成分并且继而气体穿过罐C之后，SO2的百分比从1008PPM降低到0000PPM。
6）HC：当进行第三个试验时，观察到从炉取得的气体样品，HC是020.7%，而在穿过罐A、B和C之后，降低到0000.0%。

Claims (8)

1.一种设备，所述设备包括四个腔A、B、C、D，所述腔通过入口和出口阀（1，2，8，11，13，14）串联连接；来自高温反应器的废气穿过过滤单元A1并且通过腔A的入口被引导通过位于所述腔A、B、C、D的底部处的穿孔管；热的废气向上流过容纳在腔A、B、C、D中的液体/浆，由此含碳污染物与废气的热量一起在各级中被吸收在所述液体/浆中，从而通过排出口（16，17，13）获得没有污染物的氧；每个腔都设有温度指示单元（2，3，4，5）、搅拌器单元（4，6，9，10，15，12，6）、入口和出口阀IL1、IL2、IL3和IL4以及在腔的底部处的排放单元OL1、OL2、OL3和OL4。
2.一种设备，其包括四个腔A、B、C、D，对于第一腔A，通过特定尺寸的筛网A1来去除气流中未燃烧的固体颗粒；气流从第一腔通过第一腔A的出口（2）进入到第二腔B中，并且穿过容纳在第二腔中的液体，以吸收废气的热量并吸收可溶解气体，所述液体主要是浆；冷却了的气体混合物进入到第三腔C中，所述第三腔容纳液体/浆的混合物以吸收含碳气体；来自第三腔的废气进入第四腔D，所述第四腔容纳液体/浆以吸收诸如硫磺、NOX、汞等的气体，并且通过第四腔的出口（16，17）获得氧饱和的环境友好气体。
3.用于处理来自高温反应器的气态废物以从气体去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
i）通过使所述废物穿过特定尺寸的筛网而在腔中去除较大尺寸的颗粒；
ii）使热的废气穿过诸如牛粪与海水的浆的混合物（i至vi）以去除诸如CO2、NO2、SO2、Hcl和类似物的可溶解的气体以及诸如高分子量多核碳氢化合物、颗粒的污染物；
iii）使步骤2的冷的废气穿过第三腔中的液体，所述第三腔容纳粗制生物柴油或生物油和从石油植物提取的化学品的组合物；
iv）使来自步骤3的废气穿过第四腔，以捕获CO2、NO2、SO2、Hcl并且获得通过第四腔的出口排出的纯氧，所述第四腔容纳石灰和海水的浆的混合物（i至iv）。
4.用于净化来自高温反应器的气态废物的装置，所述装置包括串联的四个腔，所述腔具有带塞子和液面指示器的出口阀和入口阀壁，其中这些腔填充有浆/液体以去除可溶解的污染物并且获得纯氧。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一腔具有筛网，以从废气去除较大尺寸的颗粒。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二腔填充有诸如牛粪与海水的浆的混合物（i至vi）以去除诸如CO2、NO2、SO2、Hcl的可溶解的气体并且获得通过第四腔的出口排出的纯氧。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第三腔填充有含有粗制生物柴油或生物油和从石油植物提取的化学品的液体。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第四腔容纳石灰和海水的浆的混合物（i至iv），用于捕获CO2、NO2、SO2、Hcl并且通过第四腔的出口排出纯氧。
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