CN108014628A - 一种吸附器和一种吸附装置及其应用和一种烟气净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及污染气体净化技术领域，公开了一种吸附器、包括该吸附器的吸附装置及其应用，本发明还公开了采用所述吸附装置的烟气净化方法。根据本发明的吸附器在吸附器顶部设置帽型壳体，使得帽型壳体与反应器外壁配合形成环形空间，将吸附剂和烟气由环形空间引入反应器内部，能在保持低的系统压降的同时，明显提高净化效果，即使仅采用固体吸附剂，也能获得与上行式吸附器相当的效果。

Description

一种吸附器和一种吸附装置及其应用和一种烟气净化方法
技术领域
本发明涉及污染气体净化技术领域，具体地，本发明涉及一种吸附器和一种吸附装置及其应用，本发明还涉及一种烟气净化方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展以及能源的消耗，大气污染成为备受关注的问题。化石燃料在燃烧过程中排放的硫氧化物SOx(主要是SO2)、氮氧化物NOx(主要是NO)是最主要的污染物，严重危害生态环境和人类身体健康。中国国家标准GB31570-2015规定的大气污染物排放限值：SOx为100mg/Nm3，NOx为200mg/Nm3。因此，含硫氮的工业烟气在被排放至大气之前，均需进行处理以满足排放标准的要求。
目前，国内外烟气脱硫技术可分为湿法、半干法、干法三大类。在诸多烟气脱硫工艺中，针对炼厂催化裂化装置烟气脱硫的技术主要有EDV技术、WGS技术、动力波逆喷塔技术、Labsorb技术、Cansolv技术等；针对热电厂锅炉烟气的脱硫工艺主要有石灰石-石膏湿法、炉内喷钙法、半干法、氨法技术等。
Asit K.Das等公开了一种同时脱除烟气中的SOx和NOx的方法(AICHE Journal,Vol.47,No.12,P2831-2844)。该方法使用Na/γ-Al2O3作为吸附剂吸附烟气中的硫氧化物和氮氧化物，从而达到净化烟气的目的。使用后的吸附剂被加热到500℃左右，在还原性气体作用下，将SOx转变为H2S，将NOx转变为N2和O2排放，吸附剂循环使用。
CN101209391A公开了一种脱除催化裂化再生烟气中硫氧化物和/或氮氧化物的方法，该方法包括将所述烟气与吸附剂接触，吸附剂为催化裂化催化剂。
CN102380360A公开了一种烟气脱硫脱氮吸附剂的吸附和再生方法，将吸附剂引入烟气吸附器中，与催化裂化催化剂再生烟气接触，吸附脱除烟气中的硫、氮化物，将吸附了硫化物和/或氮化物的待生吸附剂引入吸附剂再生器中；还原气体与化学计量的含氧气体在燃烧器中燃烧，燃烧后的高温混合气体和另一股还原气体一同进入吸附剂再生器，直接加热待生吸附剂并在高温下进行吸附再生；再生器尾气引入再生器外的热浴保温罩中，流出热浴保温罩的再生器尾气进一步与来自吸附器的待生吸附剂换热后出装置。
现有吸附脱硫、脱氮技术，采用的吸附吸附器大多为上行式吸附器，如提升管和/或床层吸附器，系统压降大。然而，工业烟气，无论是催化裂化再生烟气，还是工业锅炉烟气，均为流程末端低压气体，采用上行式吸附器进行吸附脱硫、脱氮时，需要大功率的引风机，增加了操作能耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸附器，该吸附器的压降低，适于对工业烟气这样的低压气体进行净化，并且不会对净化效果产生明显影响，在相同的操作条件下，能获得与采用上行式吸附器相当的吸附效果。
本发明的发明人在研究过程中发现，与采用提升管或者床层吸附器这样的上行式吸附器对烟气进行净化相比，将烟气和吸附剂按照顺重力场的方向进料，向下流动进行吸附分离，尽管能降低系统压降，但是采用这种方式进行吸附时，净化效果较采用上行式吸附器有明显下降，特别是在采用固体吸附剂进行吸附操作时，下降尤为明显，以致需要引入液体吸附剂辅助吸附。针对将烟气和吸附剂按照顺重力场的方向进料，向下流动进行吸附分离时存在的净化效果下降的问题，本发明的发明人进行了深入的研究，发现：如果在吸附器顶部设置帽型壳体，使得帽型壳体与反应器外壁配合形成环形空间，将吸附剂和烟气由环形空间引入反应器内部，能在保持低的系统压降的同时，明显提高净化效果，即使仅采用固体吸附剂，也能获得与上行式吸附器相当的效果。基于上述发现，完成了本发明。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种吸附器，该吸附器包括中空的吸附器主体以及设置在所述吸附器主体内部的气固分离器，所述吸附器主体的内部空间自上而下包括直筒段和沉降段，所述直筒段的顶部开口，所述沉降段的底部具有固相物料输出端口，所述沉降段的上部设置有气相物料输出端口，所述气固分离器设置在所述沉降段的侧上部，用于将沉降段中产生的气流进行分离，并将分离出的气相物料通过所述气相物料输出端口送出吸附器，将分离出的固相物料送回沉降段，
其中，该吸附器的顶部具有帽型壳体，所述吸附器主体的顶部插入所述帽型壳体的内部空间，所述帽型壳体的底部与所述吸附器主体的外周侧壁密封连接，所述帽型壳体的内壁与插入其内部空间的反应器主体的外壁之间形成环形空间，且所述帽型壳体的顶部内壁与所述直筒段的顶部开口之间留有空间，所述帽型壳体上设置有吸附剂输入端口和气相原料输入端口，以所述帽型壳体与所述吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述吸附剂输入端口所处位置低于所述反应器主体的顶部，且高于所述气相原料输入端口所处位置。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种吸附装置，该装置包括吸附器以及再生器，所述吸附器为本发明第一个方面所述的吸附器，所述再生器的待生物料输入端口与所述吸附器的固相物料输出端口连通，用于将从所述吸附器输出的待生吸附剂进行再生。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了本发明第一个方面所述的吸附器、或者本发明第二个方面所述的吸附装置在降低烟气硫化物和/或氮化物含量中的应用。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种烟气净化方法，该方法包括在一种吸附装置中，将烟气与吸附剂接触，所述吸附剂为脱硫吸附剂和/或脱氮吸附剂，得到硫化物和/或氮化物含量降低的烟气、以及硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂，将至少部分硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂进行再生，其中，所述吸附装置为本发明第二个方面所述的吸附装置。
根据本发明的吸附器能有效地降低系统压降，从而降低操作能耗。并且，采用根据本发明的吸附器对烟气进行吸附，能获得较好的净化效果，即使仅采用固体吸附剂，也能有效地降低烟气的硫化物和/或氮化物含量。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1用于说明根据本发明的吸附器。
附图标记说明
1：吸附器主体 2：气固分离器
3：直筒段 4：沉降段
5：固体物料输出端口 6：气相物料输出端口
7：帽型壳体 8：环形空间
9：吸附剂输入端口 10：气相原料输入端口
11：气体分布器
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种吸附器，如图1所示，该吸附器包括中空的吸附器主体1以及设置在吸附器主体1内部的气固分离器2。
吸附器主体1的内部空间自上而下包括直筒段3和沉降段4，直筒段3的顶部开口，沉降段4的底部具有固相物料输出端口5，沉降段4的上部设置有气相物料输出端口6，气固分离器2设置在沉降段4的侧上部，用于将沉降段4中产生的气流进行分离，并将分离出的气相物料通过气相物料输出端口6送出吸附器，将分离出的固相物料送回沉降段4。
所述直筒段是吸附的主要空间，所述沉降段用于使由直筒段进入沉降段的气固混合物进行沉降分离。优选地，所述沉降段相对于直筒段而言内径增大。在实际运行时，进入直筒段3的气相原料和吸附剂在直筒段3中一起向下流动，在下行的同时进行吸附。下行的气相原料和吸附剂通过直筒段3进入沉降段4，进行沉降分离，颗粒较大的吸附剂颗粒被分离出来，通过沉降段4底部的固相物料输出端口5离开吸附器的内部空间，沉降段4中形成的气流进入气固分离器2中，将气流中夹带的小颗粒吸附剂分离出来，并将其送回沉降段4，分离出的气相物流则通过气相物料输出端口6被送出吸附器。
本发明对于所述直筒段和所述沉降段的内径没有特别限定，可以根据吸附器的处理量进行选择，以直筒段和沉降段能实现上述功能为准。从兼顾吸附效果和分离效果的角度出发，所述直筒段的长度为H直筒，所述沉降段的长度为H沉降，H直筒：H沉降可以为1-10：1，优选为2-8：1，更优选为1.5-5：1，进一步优选为3-4：1。从进一步提高气固分离效果的角度出发，所述直筒段的内径与所述沉降段的内径的比值可以为1：1-100，优选为1：1.1-80，更优选为1：5-60，进一步优选为1：10-40，更进一步优选为1：15-30。
所述气相物料输出端口用于将气固分离器分离出的气相物料送出吸附器。一般地，所述气相物料输出端口设置在所述沉降段的上部。优选地，所述气相物料输出端口设置在所述沉降段与所述直筒段相接的部位。
所述气固分离器设置在所述沉降段的侧上部，以利于收集在沉降段中分离形成的气流进行分离，并将分离出的气相物料送入所述气相物料输出端口。
所述气固分离器可以采用本领域常用的各种能从气流中分离出夹带的固体颗粒物的分离器。具体地，所述气固分离器可以为旋风分离器、粉尘过滤器中的一种或两种以上的组合。
所述沉降段的底部设置固相物料输出端口，用于将沉降段中分离出的吸附剂固相颗粒送出吸附器的内部空间。
根据本发明的吸附器，如图1所示，吸附器主体1的顶部具有帽型壳体7，吸附器主体1的顶部插入帽型壳体7的内部空间，帽型壳体7的底部与吸附器主体1的外周侧壁密封连接，帽型壳体7的内壁与插入其内部空间的反应器主体的外壁之间形成环形空间8，且帽型壳体7的顶部内壁与直筒段2的顶部开口之间留有空间，帽型壳体7上设置有吸附剂输入端口9和气相原料输入端口10。
通过在吸附器的顶部设置帽型壳体，并将吸附剂和气相原料通过帽型壳体与吸附器主体形成的环形空间送入吸附器的直筒段中，能有效地提升吸附效果。
所述帽型壳体的内径与插入其内部空间的吸附器主体的外径之间形成的环形空间的大小，可以根据吸附器的处理量进行选择。优选地，所述帽型壳体的内径与插入其内部空间的吸附器主体的外径的比值为1.1-10：1。更优选地，所述帽型壳体的内径与插入其内部空间的吸附器主体的外径的比值为1.1-9：1。进一步优选地，所述帽型壳体的内径与插入其内部空间的吸附器主体的外径的比值为1.2-6：1。更进一步优选地，所述帽型壳体的内径与插入其内部空间的吸附器主体的外径的比值为1.4-3：1，例如1.5-2：1。
以帽型壳体7与吸附器主体1的外周侧壁的相接位置为基准，帽型壳体7内部空间的高度(为帽型壳体内部空间的最大高度)为H1，位于帽型壳体7内部空间的反应器主体1的高度(即，环形空间的高度)为H2，H1：H2可以为1.1-5：1。从进一步提高吸附效果的角度出发，H1：H2优选为1.2-4.5：1，更优选为1.3-3：1，进一步优选为1.4-2.5：1，更进一步优选为1.5-2：1。
在能获得较好的吸附效果的条件下，从减小吸附器的总体尺寸的角度洗出发，所述直筒段的长度为H直筒，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的长度为H2，H直筒：H2优选为1.5-50：1，更优选为2-30：1，进一步优选为2.5-15：1，更进一步优选为3-10：1。
根据本发明的吸附器，以所述帽型壳体与所述吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述吸附剂输入端口所处位置不高于所述反应器主体的顶部，且高于所述气相原料输入端口所处位置。从进一步提高吸附效果的角度出发，以所述帽型壳体与所述反应器主体外周侧壁的相接位置为基准，所述吸附剂输入端口的高度为H3，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的高度为H2，H3：H2可以为0.05-1：1。从进一步提高吸附效果的角度出发，H3：H2优选为小于1，更优选为0.1-0.9：1，进一步优选为0.3-0.8：1，更进一步优选为0.4-0.8：1。所述气相原料输入端口优选设置在所述帽型壳体与所述反应器主体外周的相接部位。
在本发明的一种更为优选的实施方式中，H1：H2：H3为1.2-4.5：1：0.1-0.9。更优选地，H1：H2：H3为1.3-3：1：0.3-0.8。进一步优选地。H1：H2：H3为1.5-2：1：0.4-0.8，这样能获得更为优异的吸附效果，同时还能进一步提高操作效率。
根据本发明的吸附器，吸附剂输入端口优选为向上倾斜设置，这样有利于吸附剂向上流动，进入环形空间。
从进一步提高进入环形空间的物料的均匀性的角度出发，优选在所述环形空间的相应位置设置气体分布器(如图1中的气体分布器11)和固体分布器，以使得进入吸附器的直筒段的气相原料和固体吸附剂能分布均匀。所述气体分布器和所述固体分布器可以为常规选择。具体地，所述气体分布器和所述固体分布器各自可以为多孔板、格栅、支管式分布器、槽盘式分布器中的一种或两种以上的组合。
可以采用常用的各种方法将帽型壳体与吸附器主体外周侧壁密封连接，例如：可以在帽型壳体的底部设置挡圈，所述挡圈的外圈与帽型壳体的内壁密封连接，或者与所述帽型壳体为一体成型；所述挡圈的内圈与所述吸附器主体的外周侧壁密封连接，从而将帽型壳体与吸附器主体的外周侧壁密封连接。所述挡圈可以为水平设置，也可以为倾斜设置。所述气相原料输入端口可以设置在所述挡圈上，此时优选将所述挡圈向上倾斜设置，这样能在环形空间的底部形成锥形空间，有利于气流的流动。
所述帽型壳体的顶部密封，可以为平顶。优选地，如图1所示，帽型壳体7的顶部为圆弧形，这样既有利于气流的流动，又能有效地避免在帽型壳体7的内壁上形成积尘。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种吸附装置，该装置包括吸附器以及再生器，其中，所述吸附器为本发明第一个方面所述的吸附器。
所述再生器的待生物料输入端口与所述吸附器的固相物料输出端口连通，用于将从所述吸附器输出的待生吸附剂进行再生
所述再生器可以为常规的足以将待生吸附剂再生的器件。具体地，所述再生器可以为流化床再生器，其具体实例可以包括但不限于鼓泡床再生器、沸腾床再生器、提升管再生器、移动床再生器中的一种或两种以上的组合。
所述再生器的待生物料输入端口与所述吸附器的固相物料输出端口连通，用于接收来自于吸附器的待生吸附剂，并将其进行再生。所述再生器的再生剂输出端口可以与所述吸附器的固相物料输入端口连通，用于将经再生的吸附剂送回吸附器中。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了本发明第一个方面所述的吸附器、或者本发明第二个方面所述的吸附装置在降低烟气硫化物和/或氮化物含量中的应用。
本发明的吸附器和吸附装置特别适于对催化裂化装置产生的烟气和工业锅炉产生的烟气进行净化，降低其硫化物(一般为硫氧化物)和/或氮化物(一般为氮氧化物)的含量。在实际操作中，可以将催化裂化装置的烟气输出端口(一般为再生器的再生烟气输出端口)与根据本发明的吸附器的气相原料输入端口连通，从而对催化裂化装置产生的烟气进行净化。对于工业锅炉(如热电厂的锅炉)，可以将锅炉的烟气输出端口与根据本发明的吸附器的气相原料输入端口连通，从而对催化裂化装置产生的烟气进行净化。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种烟气净化方法，该方法在一种吸附装置中，将烟气与吸附剂接触，所述吸附剂为脱硫吸附剂和/或脱氮吸附剂，得到硫化物和/或氮化物含量降低的烟气、以及硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂，将至少部分硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂进行再生，其中，所述吸附装置为本发明第二个方面所述的吸附装置。
根据本发明的方法，烟气与吸附剂在本发明第一个方面所述的吸附器中进行接触，以使得吸附剂选择性吸附烟气中的硫化物和/或氮化物。如图1所示，吸附剂通过吸附剂输入端口9进入环形空间8，同时烟气也通过气相原料输入端口10进入环形空间8中，烟气在环形空间中向上流动，对吸附剂产生额外的提升作用，使得烟气和吸附剂在环形空间中形成类似于气固密相接触的反应区，利于吸附剂吸附烟气中的硫化物和/或氮化物。烟气连同吸附剂一起向上运动，进入吸附器主体1的上方空间后，通过吸附器主体1顶部的开口进入直筒段3中并沿直筒段3向下运动，在下行的过程中继续进行吸附，下行的气固混合物随后进入沉降段4中，进行沉降分离，分离出的大颗粒吸附剂直接下落，通过沉降段4底部的固相物料输出端口5离开吸附器，进入再生器中进行再生；夹带小颗粒吸附剂的气流进入气固分离器2中进一步进行分离，分离出的吸附剂固体颗粒返回沉降段，分离出的气相物流作为净化烟气通过气相物料输出端口6被送出吸附器。吸附器的气相物料输出端口可以直接放空，也可以与后续分离单元连通，以将送出的气流进一步进行净化。
根据本发明的方法，烟气与吸附剂在环形空间以及直筒区中均进行接触。与直接将烟气和吸附剂通过吸附器顶部的开口送入吸附器的内部空间进行吸附相比，将烟气和吸附剂通过环形空间送入吸附器内部进行吸附能获得明显提高的吸附效果。一般地，烟气在所述环形空间内的平均停留时间与烟气在直筒段内的平均停留时间的比值为0.02-5：1。从进一步提高吸附效果的角度出发，烟气在所述环形空间内的平均停留时间与烟气在直筒段内的平均停留时间的比值优选为0.1-4：1，更优选为0.3-3：1，进一步优选为0.5-2.5：1，更进一步优选为0.6-2.2：1。可以通过对直筒段的内径以及进料条件进行调整，从而对烟气在直筒内以及环形空间内的停留时间进行调整。
根据本发明的方法，烟气在直筒段内的平均停留时间可以为0.1-200秒。优选地，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.2-180秒。更优选地，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.2-90秒。进一步优选地，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.2-60秒。更进一步优选地，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.2-30秒。可以根据直筒段的具体尺寸对烟气的停留时间进行选择。在一个实例中，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.3-15秒。在另一个实例中，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.3-10秒。在又一个实例中，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.3-5秒。
根据本发明的方法，可以在常规条件下进行吸附。一般地，直筒段以及环形空间内的温度可以为环境温度(一般为25℃)至600℃，优选为100-550℃，更优选为120-400℃，进一步优选为150-350℃，更进一步优选为160-300℃，特别优选为180-250℃。直筒段内的压力可以为0.005-1MPa，优选为0.01-0.9MPa，更优选为0.05-0.5MPa，进一步优选为0.08-0.2MPa，所述压力为绝压。
根据本发明的方法，所述吸附剂为固体吸附剂。具体地，所述吸附剂可以包括载体以及负载在所述载体上的活性金属组分。
所述载体可以为多孔无机物，例如可以为耐热无机氧化物、分子筛和粘土中的一种或两种以上。所述耐热无机氧化物的具体实例可以包括但不限于氧化铝、氧化硅、氧化镁和氧化锆中的一种或两种以上。所述粘土的具体实例可以包括但不限于高岭土、多水高岭土、蒙脱土、硅藻土、埃洛石、皂石、累托土、海泡石、凹凸棒石、水滑石和膨润土中的一种或两种以上。所述分子筛可以为微孔硅铝分子筛、微孔磷铝分子筛和介孔硅铝分子筛中的一种或两种以上，其具体实例可以包括但不限于Y型分子筛、X型分子筛、A型分子筛、L型分子筛、Beta型分子筛、FER型分子筛、MOR型分子筛、ZSM型分子筛、MCM型分子筛、SAPO分子筛、MCM型分子筛和SBA型分子筛中的一种或两种以上。
所述活性金属组分可以根据吸附物质的种类进行选择，以能吸附硫化物和/或氮化物为准。优选地，所述活性金属组分为选自元素周期表中第IA族金属、第IIIA族非铝金属、第IVA族金属、第VA族金属、第IB族金属、第IIB族金属、第VB族金属、第VIB族金属、第VIIB族金属和第VIII族非贵金属中的一种或两种以上，这样能同时吸附烟气中的硫化物和氮化物。具体地，所述活性金属组分为钠、钾、镓、锗、锑、铜、锌、钒、铬、钼、钨、锰、铁、钴、镍、稀土元素中的一种或两种以上。
以所述吸附剂的总量为基准，所述活性金属组分的含量可以为常规选择。一般地，以所述吸附剂的总量为基准，以氧化物计，所述活性金属组分的含量可以为0.05-30重量％，优选为0.1-20重量％，更优选为0.5-10重量％。
在本发明的一种优选的实施方式中，所述吸附剂为催化裂化催化剂，可以为新鲜催化裂化催化剂、待生催化裂化催化剂和再生催化裂化催化剂中的一种或两种以上的组合。所述新鲜催化裂化催化剂是指制备出来、可选的经水蒸汽老化的催化剂，所述新鲜催化裂化催化剂通常不含有积炭。本发明中，“可选的”表示“包括或不包括”、“包含或不包含”。所述待生催化裂化催化剂是指在催化裂化反应器中，与烃油反应后失活或部分失活，需要再生的催化剂，待生催化剂的积炭含量一般为0.8-1.2重量％。所述再生催化剂是指经过再生，活性得到恢复的催化剂，再生催化剂的积炭含量一般为0.8重量％以下，通常在0.01-0.2重量％的范围内。
优选地，所述吸附剂为新鲜催化裂化催化剂和/或再生催化裂化催化剂。
在本发明的一种优选实施方式中，所述吸附剂含有载体以及负载在所述载体上的活性金属组分，所述活性金属组分含有碱金属元素以及可选的稀土元素，以吸附剂的总量为基准，所述碱金属元素的含量为0.05-1重量％，优选为0.08-0.8重量％，更优选为0.1-0.5重量％，进一步优选为0.12-0.3重量％，所述稀土元素的含量为0-5重量％，更优选为0.5-4重量％，进一步优选为1-3.5重量％，更进一步优选为2-3重量％。所述碱金属元素可以为钠和/或钾，优选为钠。所述载体可以为耐热无机氧化物，优选为氧化硅和/或氧化铝，更优选为氧化硅和氧化铝，进一步优选地，以吸附剂的总量为基准，氧化硅的含量为20-80重量％，优选为30-60重量％，更优选为40-50重量％，氧化铝的含量为20-80重量％，优选为40-70重量％，更优选为50-60重量％。
根据本发明的方法，可以在常规条件下，将硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂进行再生。一般地，可以在还原性气氛中，将硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂进行热处理，从而得到硫化物和/或氮化物含量降低的再生剂。所述还原性气氛可以为由还原性气体以及可选的载气形成的气氛。所述还原性气体可以为本领域常用的足以将硫化物和氮化物还原的气体，其具体实例可以包括但不限于氢气、一氧化碳、轻烃、干气的一种或两种以上。所述轻烃可以为C1-C5的烷烃、C1-C5的烯烃，优选为所述C1-C5的烷烃，具体实例可以包括但不限于甲烷、乙烷、丙烷及其异构体、丁烷及其异构体、戊烷及其异构体中的一种或两种以上。所述干气优选为炼厂干气，如催化裂化尾气、催化重整尾气、加氢裂化尾气、延迟焦化尾气中的一种或两种以上。所述载气可以为常见的各种非活性气体，其具体实例可以包括但不限于氮气、零族元素气体(如氩气、氦气)中的一种或两种以上。
所述热处理可以根据再生的方式进行选择。作为一个实例，在流化床中进行再生时，热处理的温度可以为200-750℃，优选为250-700℃，更优选为350-600℃，进一步优选为400-550℃；再生器内的压力可以为0.01-1MPa，优选为0.05-0.5MPa，更优选为0.1-0.25MPa，所述压力为绝压。
再生器的再生剂输出端口与所述吸附器的固相物料输入端口连通，用于将经再生的吸附剂送入吸附器的环形空间中。
根据本发明的降低烟气净化方法可以对多种来源的烟气进行处理，以降低烟气的硫化物和/或氮化物含量。例如，所述工业锅炉(如热电厂的锅炉)烟气和/或催化裂化装置产生的烟气(一般为再生烟气)。烟气中的硫化物和氮化物的含量可以随烟气的来源而定，没有特别限定。烟气中的硫化物以硫氧化物为主，氮化物以氮氧化物为主。
在实际操作过程中，可以在催化裂化装置或者工业锅炉的尾气输出端加装根据本发明的吸附器或者吸附装置，对烟气进行处理，从而降低烟气中的硫化物和/或氮化物含量。
以下结合实施例详细说明本发明，但并不因此限制本发明的范围。
以下实施例中，采用英国Kane公司的KM9106型综合烟气分析仪测定烟气的组成，从而计算脱硫率和脱氮率。
实施例1-7用于说明本发明。
实施例1
本实施例采用图1示出的吸附器对烟气(其组成在表1中列出)进行净化。
表1
组分 SOx NOx N2 O2 H2O CO2
含量/体积％ 0.18 0.065 73.5 4.5 10.0 11.8
本实施例采用的吸附器的结构参数如下：
吸附器的直筒段的内径为15mm，直筒段的长度为2000mm，位于帽型壳体内部空间的反应器主体的长度为500mm，沉降段的内径为300mm，长度为600mm；
帽型壳体的内径为50mm(吸附器主体外径为25mm)；以帽型壳体与吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述帽型壳体内部空间的高度为H1，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的高度(即，环形空间的高度)为H2，吸附剂输入端口的高度为H3，H1：H2＝1.5：1，H3：H2＝0.8：1；气相原料输入端口设置在帽型壳体与反应器主体外周的相接部位。
本实施例采用的吸附剂为新鲜催化裂化催化剂(中国石化齐鲁催化剂厂生产，型号为MLC-500)，其组成和性质在表2中列出。
表2
本实施例采用小型流化床对从吸附器中输出的吸附剂进行再生，再生还原气为95体积％氢气+5体积％甲烷，再生温度为520℃，再生器内的压力为200kPa(绝压)。
本实施例在表3列出的条件下，采用以下工艺流程对烟气进行净化。
将吸附剂以2000g/h的流量通过吸附剂输入端口9送入吸附器中，同时将烟气通过气相原料输入端口10以2.5Nm3/h的流量送入吸附器中，进行吸附，通过沉降段4底部的固相物料输出端口5输出硫氮含量升高的吸附剂，并将其送入再生器中进行再生；经净化的烟气通过气相物料输出端口6被送出吸附器。
在吸附过程中，连续监测从吸附器中输出的净化烟气的组成，并计算SOx脱除率和NOx脱除率，结果在表3中列出。采用该吸附器进行吸附时的系统压降在表3中列出。
实施例2-4
采用与实施例1相同的方法对烟气进行净化，不同的是，吸附条件如表3所示。
实验结果在表3中列出。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，采用提升管作为吸附器，提升管的内径为15mm，长度为2000mm。
实验结果在表3中列出。
对比例2
采用与实施例1相同的方法对烟气进行净化，不同的是，帽型壳体的位置向上移动，使得帽型壳体的下端与直筒段的顶部密封连接，即吸附器主体的顶部没有插入帽型壳体的内部空间从而形成环形空间。
实验结果在表3中列出。
表3
实施例5
本实施例采用图1示出的吸附器对烟气(其组成在表4中列出)进行净化。
表4
组分 SOx NOx N2 O2 H2O CO2
含量/体积％ 0.18 0.08 75.9 5.0 10.0 9.0
本实施例采用的吸附器的结构参数如下：
吸附器的直筒段的内径为50mm，直筒段的长度为3000mm，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的长度为1000mm，沉降段的内径为1000mm，长度为800mm；
帽型壳体的内径为100mm(吸附器主体外径为60mm)；以帽型壳体与吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述帽型壳体内部空间的高度为H1，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的高度为H2，所述吸附剂输入端口的高度为H3，H1：H2＝1.6：1，H3：H2＝0.4：1；所述气相原料输入端口设置在所述帽型壳体与所述反应器主体外周的相接部位。
本实施例采用的吸附剂为工业催化裂化再生剂(中国石化齐鲁催化剂厂生产，型号为GOR-III)，其组成和性质在表5中列出。
本实施例采用小型流化床对从吸附器中输出的硫氮含量升高的吸附剂进行再生，再生还原气为100体积％氢气，再生温度为450℃，再生器内的压力为150kPa(绝压)。
本实施例在表6列出的条件下，采用以下工艺流程对烟气进行净化：
将吸附剂以3000g/h的流量通过吸附剂输入端口9送入吸附器中，同时将烟气通过气相原料输入端口10以3Nm3/h的流量送入吸附器中，进行吸附，通过沉降段4底部的固相物料输出端口5输出硫氮含量升高的吸附剂，并将其送入再生器中进行再生；经净化的烟气通过气相物料输出端口6被送出吸附器。
在吸附过程中，连续监测从吸附器中输出的净化烟气的组成，并计算SOx脱除率和NOx脱除率，结果在表6中列出。采用该吸附器进行吸附时的系统压降在表6中列出。
表5
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于：帽型壳体的内径为100mm；以帽型壳体与吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述帽型壳体内部空间的高度为H1，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的高度为H2，所述吸附剂输入端口的高度为H3，H1：H2＝1.1：1，H3：H2＝0.8：1。
实验结果在表6中列出。
实施例7
本实施例与实施例5的区别在于：吸附剂为GOR-III催化裂化待生剂，其上有1.5％的积碳，其组成和性质参数在表5中列出。实验结果在表6中列出。
表6
实施例1-7的结果证实，采用本发明的吸附器对烟气进行净化，能明显降低系统压降，从而降低操作能耗；更重要的是，采用本发明的吸附器对烟气进行净化能获得与提升管这样的系统压降较大的吸附器相当的吸附效果，有效地降低烟气的硫化物和/或氮化物含量。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (19)

1.一种吸附器，该吸附器包括中空的吸附器主体以及设置在所述吸附器主体内部的气固分离器，所述吸附器主体的内部空间自上而下包括直筒段和沉降段，所述直筒段的顶部开口，所述沉降段的底部具有固相物料输出端口，所述沉降段的上部设置有气相物料输出端口，所述气固分离器设置在所述沉降段的侧上部，用于将沉降段中产生的气流进行分离，并将分离出的气相物料通过所述气相物料输出端口送出吸附器，将分离出的固相物料送回沉降段，
其特征在于，该吸附器的顶部具有帽型壳体，所述吸附器主体的顶部插入所述帽型壳体的内部空间，所述帽型壳体的底部与所述吸附器主体的外周侧壁密封连接，所述帽型壳体的内壁与插入其内部空间的反应器主体的外壁之间形成环形空间，且所述帽型壳体的顶部内壁与所述直筒段的顶部开口之间留有空间，所述帽型壳体上设置有吸附剂输入端口和气相原料输入端口，以所述帽型壳体与所述吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述吸附剂输入端口所处位置低于所述反应器主体的顶部，且高于所述气相原料输入端口所处位置。
2.根据权利要求1所述的吸附器，其中，所述帽型壳体的内径与插入其内部空间的吸附器主体的外径的比值为1.1-10：1，优选为1.2-6：1，更优选为1.4-3：1。
3.根据权利要求1或2所述的吸附器，其中，以所述帽型壳体与所述反应器主体外周侧壁的相接位置为基准，所述吸附剂输入端口的高度为H3，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的高度为H2，H3：H2为0.05-1：1，优选为0.1-0.9：1，更优选为0.3-0.8：1，进一步优选为0.4-0.8：1。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的吸附器，其中，所述气相原料输入端口设置在所述帽型壳体与所述反应器主体外周的相接的部位。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的吸附器，其中，以所述帽型壳体与所述吸附器主体的外周侧壁的相接位置为基准，所述帽型壳体内部空间的高度为H1，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的高度为H2，H1：H2为1.1-5：1，优选为1.2-4.5：1，更优选为1.3-3：1，进一步优选为1.4-2.5：1，更进一步优选为1.5-2：1。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的吸附器，其中，所述直筒段的长度为H直筒，位于所述帽型壳体内部空间的反应器主体的长度为H2，H直筒：H2为1.5-50：1，优选为2-30：1，更优选为2.5-15：1，进一步优选为3-10：1。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的吸附器，其中，所述直筒段的长度为H直筒，所述沉降段的长度为H沉降，H直筒：H沉降＝1-10：1，优选为3-4：1。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的吸附器，其中，所述直筒段的内径与所述沉降段的内径的比值为1：1-100，优选为1：15-30。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的吸附器，其中，所述气相物料输出端口设置在所述直筒段与所述沉降段相接的部位。
10.一种吸附装置，该装置包括吸附器以及再生器，所述吸附器为权利要求1-9中任意一项所述的吸附器，所述再生器的待生物料输入端口与所述吸附器的固相物料输出端口连通，用于将从所述吸附器输出的待生吸附剂进行再生。
11.根据权利要求10所述的吸附装置，其中，所述再生器为流化床再生器。
12.权利要求1-9中任意一项所述的吸附器、或者权利要求10-11中任意一项所述的吸附装置在降低烟气硫化物和/或氮化物含量中的应用。
13.根据权利要求12所述的应用，其中，所述吸附器或者所述吸附装置的气相原料输入端口与催化裂化装置或者工业锅炉的烟气输出端口连通。
14.一种烟气净化方法，该方法包括在一种吸附装置中，将烟气与吸附剂接触，所述吸附剂为脱硫吸附剂和/或脱氮吸附剂，得到硫化物和/或氮化物含量降低的烟气、以及硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂，将至少部分硫化物和/或氮化物含量升高的吸附剂进行再生，其特征在于，所述吸附装置为权利要求10或11所述的吸附装置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，烟气在所述环形空间内的平均停留时间与烟气在直筒段内的平均停留时间的比值为0.02-5：1，优选为0.1-4：1，更优选为0.3-3：1，进一步优选为0.5-2.5：1，更进一步优选为0.6-2.2：1。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，烟气在直筒段内的平均停留时间为0.1-200秒，优选为0.2-60秒，更优选为0.2-30秒。
17.根据权利要求14-16中任意一项所述的方法，其中，直筒段以及环形空间内的温度为环境温度至600℃，优选为100-550℃，更优选为150-350℃，进一步优选为180-250℃，直筒段内的压力为0.005-1MPa，优选为0.05-0.5MPa，更优选为0.08-0.2MPa，所述压力为绝压。
18.根据权利要求14-17中任意一项所述的方法，其中，所述吸附剂为固体吸附剂；
优选地，所述吸附剂为催化裂化催化剂；
更优选地，所述吸附剂为新鲜催化裂化催化剂、待生催化裂化催化剂和再生催化裂化催化剂中的一种或两种以上。
19.根据权利要求14-18中任意一项所述的方法，其中，所述烟气为催化裂化装置产生的烟气和/或工业锅炉产生的烟气。
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