CN108495699B - 用于借助于流化床流动反应器使气态或颗粒物质与气体流分离的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助于流化床流动反应器使气态或颗粒材料与气体流（例如，排出流）分离的方法。由大颗粒成分组成的支承床布置在流化床中。为了保持其大小恒定，离开具有一定体积流量的流化床的大颗粒成分通过分离器与体积流量分离并且被供给返回到流化床中，使得支撑层的大小得到维持。大颗粒成分的供给返回率被降低到一程度，所述程度使得提高向流化床添加吸着剂以减小残余污染物浓度。从所述过程去除被分离出来的不被供给返回的大颗粒成分。所述解决方案也使得可以在没有预分离器的情况下将排出气体供应给流化床，所述排出气体负载有属于大颗粒成分的固体。这些固体穿过流化床，并然后被从所述过程去除。

Description

用于借助于流化床流动反应器使气态或颗粒物质与气体流分 离的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助于流化床流动反应器使气态或颗粒物质与气体流分离的方法，所述流化床流动反应器具有包含膨胀流化床的流化床室，其中，膨胀流化床包括固体，所述固体至少为反应性吸着剂和惰性固体，并且其中，形成膨胀流化床中的支承床的固体属于大颗粒成分（Großpartikel-fraktion），其中，载有待分离物质的气体流被供应给流化床，使得所述待分离物质接触流化床中的吸着剂并与其反应，

其中，流化床室中的速度被调节成使得惰性固体和反应性吸着剂也随气体流离开流化床，

其中，反应性吸着剂与离开流化床的气体流分离进入到主路径中，所述吸着剂被再循环到流化床，

其中，除了再循环的吸着剂之外，还将新鲜的吸着剂供应到流化床，

其中，惰性固体和反应性吸着剂与离开流化床的气体流分离进入到次级路径中，惰性固体和反应性吸着剂两者均被部分地再循环到流化床并且

其中，离开流化床的气体流在惰性固体连同一定比例的活性吸着剂与其分离之前穿过无分支型流动路径，其反平行于流化床行进，其中，吸着剂和待分离物质在气体流内彼此接触并反应，使得在流动路径的终点处气体流中的未反应物质的比例小于其在离开流化床时的比例。

背景技术

使气态或颗粒物质与气体流分离的一个示例是排出气体净化，其中从排出气体流去除污染物和飞灰。就下文涉及污染物和排出气体而言，这些参考将被理解为示例，并且以同样的方式来考虑气体流中的气态与颗粒物质两者。

例如在发电厂中燃烧化石燃料产生了排出气体。取决于燃料的污染物含量（特别是硫，但还有氯气和重金属），这些排出气体具有高的污染物含量。取决于燃料的灰含量，来自燃烧过程的排出气体也高度地载有飞灰，这可以取决于所使用的燃烧方法在其颗粒的量和尺寸上极大地改变。飞灰通常是惰性的。理想地，飞灰中存在仍具反应性的氧化钙或氧化镁成分。

除了氧化硫之外，垃圾焚烧厂中产生的排出气体还包含其他污染物，特别是氯化氢、氟化氢和重金属（例如，镉、铊和汞）以及卤化有机化合物（诸如，二恶英和呋喃）。为了能够符合法定的环保法规，将从排出气体流安全地和永久地去除提到的所有污染物和粉尘以达到一定的排放限值。

污染物与存在于流化床中的吸着剂反应。捕获几乎所有的污染物需要的是混合型流化床，其确保足够长的驻留时间及因此污染物与吸着剂之间足够的接触次数。

为了实现流化床（其可以被认为是流体）的优化操作，特别地，飞灰中的大颗粒（对应颗粒成分由30至100 μm的中值直径d₅₀限定）和粗颗粒（对应颗粒成分由大于100 μm的中值直径d₅₀限定）（这两种颗粒进入流化床）的比例一定不能变得太大。因此，在先前已知的方法中，事先通过使用预分离器（其通常是静电操作型预分离器）在很大程度上从排出气体流去除这些颗粒。

EP 0 736 321 A1描述了一种具有流化床反应器的系统，特别地，所述系统用来使有机卤化物从排出气体流转移。在这个系统中，离开反应器的载有固体的排出气体流被供应到分离器，所述分离器优选地为旋风分离器。这使固体（所述固体是仍具反应性的吸着剂和惰性固体）与排出气体流分开，并将所述固体引导到共同贮器中。所述固体可以从那里被再循环到流化床反应器，以便实现所谓的循环流化床。以这种方式，反应器中始终存在足够大的量的反应性吸着剂。然而，惰性固体被再循环达到的程度与吸着剂相同，因为它们是在同样的路径中被分离出来的。

因此，流化床并未过多负载有将限制其功能性的惰性固体（粉尘颗粒），这些固体在进入反应器之前就被排除了。为此需要预分离器，所述预分离器需要大量空间、具有高的能量消耗并且具有高的投资成本。

DE 33 39 317 A1和DE 40 39 213 A1描述了一种用于使固体组分与气体流分离的装置，其中在流化床室后面的是分离室，所述分离室以反平行于流化床室的方式被流动穿过，所述分离室具有在其整个高度范围内的用于气体流的侧向退出口，通向过滤器或静电除尘器。气体流中的一定比例的固体颗粒被去除，并且落入到布置在分离室下方的料斗中。

US 2010/0147146描述了一种系统，其中直接在流化床室后面的是旋风分离器，气体流逆着重力及其固体成分的方向由所述旋风分离器被向上吸取。

EP 2 078 555 A1描述了一种用于净化排出气体的方法，所述排出气体被供应到具有流化床的第一反应器并且从那里被转送到充当流动路径的第二反应器。新鲜的吸着剂首先被供应到第二反应器，并且从那里被至少部分地转送到第一反应器。由于这种再循环，被供应到第一反应器的排出气体一定不含大颗粒成分。

为了获得排出气体流中的污染物的充分减少，需要一定的驻留时间，这确保了排出气体流中的污染物可以粘附到吸着剂并且可以与其反应。这通常需要流化床反应器有一定的高度，这进而导致此类反应器极为高大。

发明内容

本发明是基于提供一种用于操作反应器的方法的目标，所述方法在很大程度上允许在不进行固体预分离的情况下完成。

本发明也是基于提供一种用于操作反应器的方法的目标，所述方法允许提供比通常的设计更小或更低的设计。

本发明的目标也是提供一种使得能够活化和/或氧化来自例如排出气体净化的产物以供例如在水泥行业、灰中的石灰和镁组分的水合、石灰干式水合和吸附剂的活化/掺杂中使用的方法。

为实现这些目标，本发明提供：供应到流化床流动反应器的气体流载有待分离物质，所述待分离物质形成大颗粒成分；载有颗粒的气体流被供应到流化床，其中，流化床被操作成使得随气体流排放的大颗粒成分的排放率不低于随气体流供应的大颗粒成分的供应率；以及大颗粒成分只有在穿过流化床流动反应器之后才从排出气体流去除。

以这种方式，确保在具有吸着剂的环境中气体流有足够的驻留时间，因为待分离物质（污染物）与吸着剂之间的反应不仅可以在流化床中发生，而且可以在流动路径中发生。因此，无需将流化床设计成使得污染物仅在流化床内被转化为惰性固体，这将需要流化床室的高的结构。相反，设计一条流动路径，在所述流动路径中污染物被进一步转化为惰性固体。

优选地，由反平行于流化床室行进的流动室来实现流动路径，所述流动室在其上端处装备有气体流的入口且在其下端处装备有气体流的侧向出口，并且在侧向出口下方并入到用于靠重力与气体流分离的固体的分离器料斗中。

流动室的上端处的上入口与下端处的出口之间的距离被选择成连同流化床中的驻留时间实现减少污染物所必要的驻留时间。

从侧向出口流出的气体流随其带着中颗粒成分（中值d₅₀ = 10-30 μm）和细颗粒成分（中值d₅₀小于10 μm），其中，中颗粒成分的固体通常为吸着剂和反应产物。由于大颗粒成分的固体的大小并且由于作用于这些固体的气体流，这些固体靠重力下落通过侧向出口、进一步向下并且临时存储在分离器料斗中。气体流至出口中的偏转充当用于气体流中的大颗粒成分的分离器。

因此，出现了以下过程：

流化床由气体流携带。存在于流化床中的固体颗粒形成用于直径更小的颗粒的支承床。

支承床的固体属于大颗粒成分，对于颗粒的直径而言的大颗粒成分的中值在30与100 µm之间，即此成分的颗粒的50%具有小于中值的直径，并且50%具有大于中值的直径。此类支承床导致反应性吸着剂相对于气体流的速度而减速，使得它们在流化床中的驻留时间得到增加。

支承床一定不能太小，否则不会形成所意图的效果。但其一定不能太大，否则会导致流化床塌陷或减小流化床中的吸着剂的驻留时间。

支承床的固体可以来自不同的源，所述固体属于大颗粒成分。如果所供应的气体流载有飞灰，则其通常已经包含了大颗粒成分，所述大颗粒成分被引入到流化床中。

就飞灰还包含粗颗粒成分（所述粗颗粒成分的中值仍高于大颗粒成分的中值）的固体来说，事先排放出这些固体，因为它们不适合建成支承床。

如果大颗粒成分无法利用气体流（燃烧气体）获得，则其也可以作为添加剂被引入到流化床中。

此外，可以将通常具有小的直径的吸着剂指派到中颗粒成分。这具有在10与30 μm之间的中值。由于流化床中对污染物进行的化学和物理过程，吸着剂也可以形成大颗粒成分的固体。

大颗粒成分首先随气体流被排放到流动路径中并在跟着流动路径的分离器中与气体流分离，所述大颗粒成分包含惰性固体和反应性吸着剂并被引入到流化床中或在那里产生。气体流的速度被调节成使得流化床膨胀，以使得通过气体流从流化床排放出大颗粒成分。

根据本发明，大颗粒成分的排放率大于供给率或形成率，使得这将导致支承床退化。出于这个原因，与气体流分离的大颗粒成分被再循环到流化床达到如下程度，所述程度使得流化床处的支承床的比例保持基本恒定。由于再循环的大颗粒成分也包含反应性吸着剂，所以这导致将所有供应的吸着剂更好地用于所述过程。

针对此应用以下控制机制：在离开流动路径之后，测量气体流中的未反应污染物的比率。

如果确定气体流中的未反应污染物的比率已增加超过预定的目标值，则增加对新鲜的吸着剂的供应。

对未反应污染物的比率的测量无需在离开流动路径之后立即进行，而是也可以仅在整个过程结束时完成，例如其仍包括过滤步骤。

如果所述比率超过预定的目标值，则这指示流化床中存在不足够的反应性吸着剂或驻留时间太短。这通过增大新鲜的吸着剂的供应率来抵消。

这允许进行以下程序：

供应到流化床流动反应器的气体流载有颗粒且因此被供应到流化床，其中，流化床被操作成使得随气体流排放出的大颗粒成分的排放率不低于随气体流供应的大颗粒成分的供应率。

除了别的以外，当必须处理大量载有飞灰的燃烧排出气体时，使用所述方法。因此，如上文所陈述的，目前为止使用的方法提供在流化床反应器之前从气体流去除飞灰。

然而，本发明独辟蹊径：在进入流化床之前仅靠重力排除粗颗粒成分，而大颗粒成分被输送到流化床中并且仅在随后被排放。在本发明的应用中，预分离只有在待净化的气体流具有大颗粒成分的极高的负载量时才执行，但这只需要导致具有大颗粒成分的负载量部分地减少即可，且因此可以以低的设备支出来实现。

与现有技术相比，气体流中的大颗粒成分因此并未在流化床流动反应器的上游被分离，而是首先穿过反应器并然后从排出气体流去除。

这对膨胀流化床也具有积极的影响。即，膨胀流化床并未过度负载或过度富含有太大的惰性固体。这导致膨胀流化床的更为有效的均匀的操作行为并防止压力波动，这对可用性持续具有积极的影响。此外，建立了用于在膨胀流化床中去除有害气体的吸着剂的更均匀的浓度。一方面，这导致吸着剂的消耗量更低，因为可以由更长的驻留时间来更有效地利用这些吸着剂，且另一方面，这导致遵照排放限值改进的安全性，因此导致显著改进的总的分离性能。

从所述过程排放出在分离器中去除的未被再循环的大颗粒成分。

为了在操作期间即使在被供应到流化床的气体流的体积流量（供应率）改变的情况下仍获得稳定的流化床，本发明提供：在次级路径中被分离的固体和反应性吸着剂的返回率也取决于体积流量的改变而改变。

出于这个目的，针对指定的基础体积流量来确定基础返回率。如果体积流量相对于基础体积流量增加（这可以利用气体流量传感器来确定），则返回率相对于基础返回率增加。如果体积流量相对于基础体积流量减小，则返回率也相对于基础返回率减小。

因此，实现了流化床中的固体始终形成大颗粒成分。流化床既未过度负载有太高比例的过重固体，也未由于轻固体的比例过低而使活性吸着剂在流化床中的驻留时间减少。

与此独立的是，吸着剂在主路径中的再循环是通过待在流化床流动反应器中实现的反应速率来确定的。

为进一步改进流化床，本发明提供：过程过滤器（Prozessfilter）在流动路径的下游；以及在那里经分离的固体属于中颗粒成分和细颗粒成分，其取决于所述过程被再循环到流化床。

为了进一步改进去除率，另外提出的是：附加流动路径邻接第一流动路径的出口。

污染物也仍与吸着剂反应以在附加流动路径中形成惰性固体，所述惰性固体例如在位于流动路径的下游的过滤器上被去除。

气体（空气）可以流动穿过收集在分离器料斗中的固体，中颗粒成分和细颗粒成分的固体由气体流夹带并且被导引到出口。结果，几乎只有大颗粒成分仍存在于分离器料斗中，根据上述过程，所述大颗粒成分被部分地再循环到流化床。

过程过滤器在出口的下游。中颗粒成分和细颗粒成分的固体（其由高比例的尚未反应的吸着剂组成）在那里被分离并收集在过滤器料斗中。它们也以受控的方式从那里被再循环到流化床以实现膨胀流化床。

除了氧化硫之外，垃圾焚烧厂中产生的排出气体还通常包含其他污染物，特别是氯化氢、氟化氢两者和重金属（例如，镉、铊和汞）以及卤化有机化合物（诸如，二恶英和呋喃）。为从排出气体去除例如二氧化硫，将含钙吸着剂（例如，Ca(OH)₂）引入到流化床区段中，所述含钙吸着剂与二氧化硫结合。然而，这些含钙吸着剂也与排出气体中的氯化氢（HCl）结合，使得形成氯化钙（CaCl₂）。然而，氯化钙具有高度吸湿性，且因此从排出气体吸收水分到其晶体结构中。当温度略高于室温时，氯化钙溶解于其自身的结晶水中，其中，形成倾向于凝聚并具有腐蚀作用的粘性质量块。

由于这种关系，排出气体的温度一定随排出气体的对应水含量而增加。如果例如氯化氢（HCl）[mg/m³，标准状态，干燥]和氧化硫（SO_x）[mg/m³，标准状态，干燥]处于HCl/SO_x> 1的比率，则排出气体温度一定被增加到约140 °C或更高。

然而，在这个温度范围中，利用熟石灰（其具有标准质量（BET: 14 - 16 m²/g））进行污染物去除是非常无效的，利用此熟石灰进行排出气体净化的最佳温度范围取决于与湿球温度的差异在70与90 °C之间。然而，出于所阐述的原因，利用熟石灰进行排出气体净化的此优化温度范围无法与排出气体中高比例的氯化氢（HCl）一起使用。

可以如下文所描述来解决这个问题：如果对排放或去除效率有极高的需求，则利用上游反应器来补充上文所描述的流化床流动反应器，使得特别地除了氧化硫之外，还可以优化地去除例如来自排出气体的氯化氢。

为实现所述目标，本发明因此提供：供给到流化床流动反应器的气体流先前被引导穿过被配置为流动室的上游反应器。

因此，可以事先在上游反应器中减少在与熟石灰反应时由于流化床中的化学过程而倾向于凝聚的在排出气体中的那些污染物。

出于这个目的，上游反应器包含吸着剂，所述吸着剂促进以排出气体的温度减少第一类型的污染物。因此，流化床流动反应器的流化床室包含吸着剂，所述吸着剂促进以低于进入上游反应器的气体流的温度的温度减少第二类型的污染物，其中，可以通过急冷（即，通过添加水）来完成流化床室中的温度的降低。

优选地，第一类型的污染物是氯化氢，并且流化床室中的吸着剂是钙化合物。

利用上游反应器进行气体和固体分离的排出气体净化具有若干优点：

操作成本显著降低，因为每种吸着剂是在指定用于其的温度范围中使用的。

在吸着剂消耗量的最小化的情况下实现排出气体中的HCl和SO_x的极低排放值。

反应性吸着剂在优化的环境中被分离并且再循环，这减小了吸着剂消耗量并增加了驻留时间，而系统的高度保持相同。

系统的操作安全得到改进，因为排出气体中的氯化氢组分主要在上游反应器中利用碳酸氢钠被分离。与氯化钙相比，得到的氯化钠不具有吸湿性或腐蚀性，且因此在操作中是不严厉的。

对于某些过程来说，将呈合适粒度分布的碳酸氢钠（NaHCO₃）引入到上游反应器中以作为吸着剂。

另外，可以将碳酸氢钠以合适粒度分布引入于流化床中，因为此处由于更低的速度而给出了相对长的驻留时间。碳酸氢钠甚至在流化床室中处于急冷温度时仍具反应性，并且可以继续去除未在上游反应器中去除的有害气体。

为了能够适应根据本发明的流化床流动反应器的不同类型的用途，可以提供的是：在从入口到流化床反应器的操作旁路中将气体流的部分直接引导到流化床中，旁通流化床反应器的气体加速器。

如果没有流动路径布置在流化床的下游，则也可以使用上文提到的控制步骤，所述控制步骤由对具有污染物的气体流的残余负载量进行的测量而产生。

可以利用根据18/12/2015的德国专利申请DE 10 2015 122 222.1的流化床流动反应器来特别好地执行上文描述的方法，所述申请已由申请人在德国专利商标局提出申请。因此，其中对流化床流动反应器及其部件以及流化床流动反应器被集成到其中的装置的描述形成了本申请的主题。

附图说明

下文中参考实施例来更详细地解释本发明。

图1是参考属于所述方法的设备结构的示意性再现的本发明的示意性表示，

图2是图1的实施例的框图表示，其具有可选的附件，

图3是根据本发明的流化床流动反应器的示意性表示，其具有附加的上游反应器，以及

图4是图3的实施例的框图表示，其具有可选的附件。

具体实施方式

由燃烧过程产生且载有气态和/或颗粒物质（这些通常是污染物和粉尘）的排出气体被供给到流化床流动反应器1，流化床流动反应器1具有流化床室2，流化床室2具有流化床和反平行于其行进呈流动室4的形式的流动路径3.1。流动路径3.1从流化床室2的退出口竖直向下行进，并在其下端处或者进入到通向过程过滤器6的出口中，或者可选地如图1中所示穿过偏转部3.3进入到附加流动路径3.2中，附加流动路径3.2竖直向上延伸并在其上端处进入到偏置出口5中。附加流动路径3.2短于流动路径3.1。

过程过滤器6可以例如被设计为具有入口罩的袋式过滤器，其具有集成式固体分离部31。在过程过滤器6下方存在过滤器料斗21，经分离的固体被收集在过滤器料斗21中并从此处或者经由主返回管路23被再循环或者经由分支部位33被排放。

载有气态污染物和固体颗粒（粉尘）的排出气体进入到流化床流动反应器1中，取决于其来源，具有在120 °C与240 °C之间的温度。如果排出气体是来自铝电解或烧结过程的过程排出气体，则入口温度可以在例如约40 °C到300 °C之间有很大的变化。在流化床流动反应器1之前的压力可以在-70 mbar到+15 mbar之间的广泛范围内变化。

沉降室（Absetzkamm）7位于流化床室2下方。待净化的排出气体流经由供给管路8侧向地进入沉降室7，并从那里穿过气体加速器9向上流动到流化床室2中。气体加速器9由一个或多个文丘里喷嘴组成，所述文丘里喷嘴可能也具有不同的几何形状。通向流化床室2的柱形区段的锥形过渡路径连接到气体加速器9。

粗颗粒成分和部分大颗粒成分的固体在沉降室7中主要靠重力与飞灰分离。

在气体加速器9中，排出气体流首先被加速到25-80 m/s的速度，并然后被设定到对于气体-固体混合物的最佳速率，所述最佳速率在2 m/s到8 m/s之间、理想地在3 m/s与6m/s之间。

在反应器的流化床高度的范围内的平均负载密度可以设定在标准状态的200 g/m³到标准状态的2,000 g/m³的宽的限值内。为了设定膨胀流化床中的特别有效的压力损耗，其应理想地在标准状态的200 g/m³与标准状态的1,000 g/m³之间。

所使用的吸着剂的平均粒度可以在1 µm到400 µm的广泛范围内变化。出于加工工艺原因，3 µm到40 µm的粒度是期望的。

为了实现最有效的固体-气体混合物以及增加吸着剂与存在于排出气体流中的污染物之间的接触时间，将吸着剂的每小时循环设定为是存在于膨胀流化床中的吸着剂的量的20倍和高达200倍。

膨胀流化床的不同状态是基于气体和固体比率的设定参数。必须将气体速度选择成使得在流化床的高度上方排放流化床中的固体。所述固体在膨胀流化床内被传输到流化床室2的退出口，并被转送到流动路径3.1中。固体颗粒传输是在与气体速度有时间差的情况下发生的。高的共享速度和气体与固体之间的高混合程度对于最佳的材料和热传递来说是至关重要的。

在流化床室2上建立用于添加吸着剂、添加剂、以及水或水蒸气的另外的连接部10、11、12。

气体供给部8上的气体流量传感器13使得可以测量体积流量（即，每单位时间流动穿过气体供给部并进入流化床流动反应器的体积）。

载有固体的排出气体流在流化床室2的上端处经由横向连接部15离开流化床室2到流动室4。排出气体流经历偏转，并且现在首先向下反平行于流化床室2中的流动方向流动穿过流动室4。在流动室中，完整的排出气体流、其所携带的仍具反应性的吸着剂和未反应的污染物以恒定的速度并流移动。吸着剂与污染物之间的共享速度在流动路径中是低的，使得污染物可以吸附到吸着剂，或已经被吸附的污染物可以扩散到吸着剂中并与其反应。这类扩散受控的内部质量传递在很大程度上发生。

在流动区段3.1中的和在附加流动区段3.2中的驻留时间一共在0.2与4 s之间，最好在0.4与2 s之间。

在流动路径3.1中的和在附加流动路径3.2中的气体速度一并在4与16 m/s之间，最好在6与12 m/s之间。

出口处的气体速度增加，且因此在6与18 m/s之间，最好在8与16 m/s之间。

所述过程的产物在此处形成其晶体结构，并且包括结晶水。这与产物的干燥相关联，所述干燥在流动路径中完成。

在任何情况下，未反应的污染物的比例在流动路径3.1和附加流动区段3.2中进一步减小。

流动路径3.1和附加流动路径 3.2的长度且因此由气体速度产生的驻留时间被调节成使得未反应的污染物的比例在其内再次显著地减小。因此，驻留时间的典型值大于1s。

如果未反应的污染物在流动路径的进入口处的比例不变（例如，约20 %），则其在离开流动路径时仅为10 %，这基于当进入流化床时100 %的污染物负载量。

如上文已经提到的，附加流动路径3.2可以布置在出口5与过程过滤器6的进入口之间。此处，发生与流动路径3.1中的过程相同的过程，使得排出气体流在仍未反应的污染物的比例甚至更低的情况下到达过程过滤器。

由于排出气体流在流动路径3.1的终点处被侧向地偏转到偏转部3.3中，所以大颗粒成分的固体与排出气体流分离并在重力的影响下下落到分离器料斗16中。流动室的直径在偏转部3.3下方增大，使得当其进入分离器料斗16时，流动速度减小。这也有助于大颗粒成分的固体进入分离器料斗16。

在附加流动区段3.2中发生固体的进一步的重量选择性分离，因为固体上的重力对抗作用于其上的流动力。

气体分配器可位于出口5中，所述气体分配器优化进入过程过滤器中的气体流并且理想的还使大颗粒成分的固体转向（只要其已由排出气体流一同携带），并且将其向下引导到过滤器料斗21。

为了改进分离器16a的选择性，空气（空气连接部18）从下方流动穿过分离器料斗16，借以其内的固体被流化，使得导致小于大颗粒成分的固体颗粒的那些固体颗粒再次向上流动到出口5。

由于大颗粒成分在排出气体流进入过程过滤器之前与排出气体流分离，所以粗糙的固体对过程过滤器的机械负载是低的，因为这些主要存在于经分离的大颗粒成分中。

在从分离器料斗16（所述分离器料斗中现在基本上存在大颗粒成分）导引的排放部17中，提供计量装置19，计量装置19控制经由次级返回管路20被再循环到流化床石2中的固体的量。这个次级返回管路20形成从过滤器料斗21到流化床室2中的主返回管路23的次级路径。

1 %仍具反应性的吸着剂例如也存在于分离器料斗16中，所述吸着剂与惰性固体一起被再循环到流化床中。因此，反应性吸着剂的比例与新鲜供应的反应性吸着剂一起在流化床中在很大程度上保持恒定。

可选地，可以至少部分地经由活化剂50（例如，湿气湿润、氧化筛选/研磨）来引导次级返回路径中的一定量的固体，如图1中通过示例所指示的。

然而，分离器料斗16的内容物中仅有较小的一部分被再循环，即仅有维持和稳定支承床所必要的内容物那么多，其中，就附加效果来说，存在于返回路径中的吸着剂也得到利用。其余的被排放。这具有以下附加优点：可以在那里安全地收集已被供应到流化床的易燃添加剂，例如以减少排出气体中的汞。

过滤器料斗21位于过程过滤器6下方，在过程过滤器6上经分离的中颗粒成分和细颗粒成分被收集在过滤器料斗21中。中颗粒成分和细颗粒成分的固体经由主返回管路23中的计量装置22从过滤器料斗21被再循环到流化床室2中。

该主返回管路形成再循环的主路径。中颗粒成分仍包含反应性吸着剂，所述反应性吸着剂可以主要被再循环到流化床，其多半由再循环的吸着剂组成。

用于测量有害气体的气体传感器24位于过程过滤器6的气体出口处，所述气体传感器测量污染物相对于排出气体的残余负载量。

此外，提供控制装置25，其从气体流量传感器13和用于测量有害气体的气体传感器24接收测量信号，并且基于在控制装置25中实施及下文中描述的方法来控制两个计量装置19、22以用于使大颗粒成分的固体或吸着剂在流化床中再循环以及控制用于吸着剂的连接部10以用于供应新鲜的吸着剂。

所述方法提供：测量在过程过滤器6的气体出口处的残余污染物浓度。如果这超过了预定的目标值，则增加连接部10处的新鲜的吸着剂的供应率。

必须控制流化床（即，作为大颗粒成分的其固体组合物）。通过维持流化床中的大颗粒成分来使流化床稳定。然而，固体组合物受固体通过气体流的进入的影响。如果气体流的体积流量在操作期间改变，则如下工作的控制机制是必要的：

首先，限定基础工作位置：针对被设定为100 %的给定的基础体积流量来凭经验确定和限定固体和活性吸着剂从分离器料斗16的基础返回率。

在操作期间，借助于气体流量传感器13来测量体积流量。如果测量到相对于基础体积流量增加的体积流量，则相对于基础返回流率来增加返回率。如果测量到相对于基础体积流量减小的体积流量，则相对于基础返回流率来减小返回率。返回率因此在操作期间持续地适应于进入流化床的气体流的体积流量。

因此，这确保了流化床中的固体始终形成大颗粒成分。流化床既未过度负载有太高比例的过重固体，也未由于轻固体的比例过低而使活性吸着剂在流化床中的驻留时间减少。

在分离器16a处的计量装置19也被用于从所述过程排放出对于再循环到流化床来说不需要的一定比例的大颗粒成分。

图2以框图表示示出根据图1的实施例，其中，相同的附图标记用于指定相同的部件。另外，示出了系统的一些可能的附件。

系统具有若干分支部位，不同质量的固体积聚在这些分支部位处。

这些是可选地使用的预分离器30、沉降室7、分离器料斗16和过滤器料斗21。就过程过滤器6被设计为具有过滤器料斗21以及入口罩和集成式固体分离部31的袋式过滤器来说，除分支部位33之外，过滤器系统67还具有另外的分支部位32。

固体分离部31也具有通向过滤器料斗21的单独管路26。

这些分支部位中的每一者连接到单独的筒仓34、35、36，使得可以对积聚在这些分支部位处的物质进行分类并使其与相应的其他物质分离以供进一步处理。取决于系统中执行哪个过程，这些物质仍是有价值的。

也可以在收集筒仓39中产生这些物质的混合物。

进一步的措施关注系统的应用可能性的变化。一些系统季节性地或根据需要经受类型极为不同的排出气体，其中，在每种情况中将符合的残余污染物浓度和/或排出气体体积流量也可以是极为不同的。

然而，特别地，通过选择气体加速器9的尺寸来确定关于系统的体积流量的操作模式。

为了在操作模式存在变化时不必在此处作任何变更（其然后需要更高的排出气体体积流量），所提供的是：存在可切换型操作旁路40，其从气体入口导引、旁通气体加速器9、直接进入到流化床室2中。

为了在操作模式存在变化时在此处节省能量和吸着剂（其然后允许更高的残余污染物浓度），所提供的是：在流动路径3.1中存在可切换型操作旁路41，其从气体入口导引、旁通气体加速器9和流化床室2。主流穿过气体加速器9，且随后与操作旁路的经净化的部分流混合。

根据图3，上游反应器42在流化床流动反应器1的上游。因此，在排出气体通过气体供应管路8进入流化床流动反应器1之前，其首先穿过上游反应器42。

上游反应器42是被配置为经竖直布置的空心柱体43的流动反应器，具有适应气体速度的横截面，其中排出气体从顶部流动穿过到达底部。在连接部44处引入在上游反应器42中具有活性的吸着剂。排出气体通过在空心柱体43的上端处的气体供应部45而进入上游反应器42。

上游反应器42的一个或多个气体排放部46侧向地位于空心柱体43的下端处。它们并入到流化床流动反应器1的气体供应管路8中。对于每个流化床流动反应器1来说，可提供一个或多个上游反应器42，所述上游反应器围在流化床流动反应器1的周围。

取决于污染物负载量，将上游反应器42中的排出气体的速度调节为约4 - 16 m/s，理想地6 - 12 m/s。

料斗（上游反应器料斗47）位于空心柱体43下方并且接收粗颗粒成分的固体，所述固体未被气体流带到气体排放部46中。收集在上游反应器料斗47中的固体经由排放部48从所述过程排放出。经排放的固体可以被带到筒仓中，并且可从那里可选地被引导到收集筒仓39（见图2）。

所述过程如下对粗材料分离和吸着剂活化起作用：将具有例如高氯气含量的排出气体引入到上游反应器42中以用于气体和固体分离。排出气体通常进入处于150-300 °C的温度的上游反应器。

下文中参考图4来解释后续的过程。将碳酸氢钠（NaHCO₃）作为吸着剂引入于上游反应器中。在上游反应器42中已经处于约60 °C的温度的情况下，碳酸氢钠的热分解以通过使水与二氧化碳分离（例如，形成Na⁺离子和CO₃ ²离子）来“原位”形成碳酸钠开始。Na⁺离子然后与酸性污染物氯化物和氧化硫反应。在处于约150 °C的温度时（所述温度通常存在于排出气体的上游），此分解以一速度进行以使得0.2 - 4 s的驻留时间足以允许钠离子与酸性污染物气体组分之间发生反应。钠离子与氯离子或氧化硫之间的反应比碳酸酯到碳酸钠的再结晶反应快得多。氯离子与钠离子之间的反应由此比氧化硫与钠离子之间的反应更快，使得随着此驻留时间主要的是氯化物与排出气体分离。

仍具反应性的吸着剂可以经由公共返回管路57从上游反应器料斗47和/或沉降室7被再循环到上游反应器42中。

由于吸着剂碳酸氢钠与污染物氯化氢之间的反应速率非常高，所以在上游反应器中的气体固体驻留时间可为短的，例如可以被设定到0.2 - 4秒，使得在排出气体中一同携带的氧化硫（SO_x）以主要未反应的方式穿过上游反应器42并进入硫化床室2，在硫化床室2中它们与那里的吸着剂形成化学化合物。水被引入到流化床室2中，以便提供最佳温度。

然而，这并未由于吸湿性的氯化钙而导致在那里凝聚，因为主要比例的氯化氢（其将在流化床室2中通过与那里的吸着剂反应而被转化为氯化钙）先前已与碳酸氢钠反应并且作为非吸湿性的氯化钠基本上与排出气体分离。

在上游反应器42中，氯化氢因此被主要地从排出气体去除，而在邻接上游反应器42的流化床流动反应器1中时，氧化硫（SO_x）与排出气体分离。可以通过添加水将流化床流动反应器1中的温度减小到对于使氧化硫（SO_x）与氢氧化钙的反应来说最佳的值。

因此，由于上游反应器42中去除了HCl，所以改进了HCl/SO_x比率以进行随后的净化步骤，因为HCl/SO_x的比率已在SO_x的方向上偏移，例如HCl/SO_x < 0.2。结果，可以将流化床的排出气体温度急冷（gequencht）到对于利用熟石灰净化排出气体来说最佳的值。

如果排出气体流一并携带的进入到流化床室2/流化床沉降室7中的粗颗粒成分仍包含未使用的碳酸氢钠或碳酸氢钠已经被直接引入到流化床中，则这可以经由返回管路57从流化床沉降室7直接再循环到上游反应器42中。

附图标记列表

1 流化床流动反应器

2 流化床室

3.1 流动路径

3.2 附加流动路径

3.3 偏转

4 流动室

5 出口

6 过程过滤器

7 沉降室

8 供应管路

9 气体加速器

10 连接部（吸着剂）

11 连接部（添加剂）

12 连接部（水、蒸汽）

13 气体流量传感器

15 横向连接部

16 分离器料斗

16a 分离器

17 排放

18 空气连接部

19 计量装置

20 次级返回管路

21 过滤器料斗

22 计量装置

23 主返回管路

24 气体传感器

25 控制装置

26 管路

30 预分离器

31 固体分离部

32 分支部位

33 分支部位

34 筒仓

35筒仓

36 筒仓

39 收集筒仓

40 操作旁路

41 操作旁路

42 上游反应器

43 空心柱体

44 连接部

45 气体供应部

46 气体排放部

47 上游反应器料斗

48 排放部

50 活化剂

55 供给管路

56 供给管路

57 返回管路

67 过滤器系统。

Claims (10)

1.一种用于借助于流化床流动反应器使气态或颗粒物质与气体流分离的方法，所述流化床流动反应器具有包含膨胀流化床的流化床室，其中，所述膨胀流化床包括固体，所述固体至少为反应性吸着剂和惰性固体，并且其中，形成所述膨胀流化床中的支承床的所述固体属于大颗粒成分，

其中，载有待分离物质的所述气体流被供应到所述流化床，使得所述待分离物质与所述流化床中的吸着剂接触并与其反应，

其中，所述流化床室中的速度被调节成使得惰性固体和反应性吸着剂也随所述气体流离开所述流化床，

其中，反应性吸着剂与离开所述流化床的气体流分离进入到主路径中，所述吸着剂被再循环到所述流化床，

其中，除了经再循环的吸着剂之外，还将新鲜的吸着剂供应到所述流化床，并且

其中，惰性固体和反应性吸着剂与离开所述流化床的气体流分离进入到次级路径中，所述惰性固体和所述反应性吸着剂两者均被部分地再循环到所述流化床，

其中，离开所述流化床的气体流在惰性固体连同一定比例的活性吸着剂与其分离之前穿过无分支型流动路径，其反平行于所述流化床行进，其中，吸着剂和待分离物质在所述气体流内彼此接触并反应，使得在所述流动路径的终点处所述气体流中的未反应物质的比例小于其在离开所述流化床时的比例，

其特征在于，

供应到所述流化床流动反应器的气体流载有待分离物质，所述待分离物质形成大颗粒成分；载有所述颗粒的气体流被供应到所述流化床，其中，所述流化床被操作成使得随所述气体流排放出的大颗粒成分的排放率不低于随所述气体流供应的大颗粒成分的供应率；以及所述大颗粒成分只有在穿过所述流化床流动反应器之后才从排出气体流去除，

其中，所述无分支型流动路径在其上端处具有所述气体流的入口且在其下端处具有所述气体流的侧向出口，

其中，在所述侧向出口下方，所述流动路径并入到用于靠重力与所述气体流分离的固体的分离器料斗中，其中，由于属于大颗粒成分的固体的大小并且由于作用于这些固体的气体流，这些固体靠重力进一步下落通过侧向出口，并且临时存储在分离器料斗中，使得气体流至出口中的偏转充当用于大颗粒成分的分离器，

其中，所述固体包含大颗粒成分的部分经由形成次级路径的次级返回管线从所述分离器料斗返回到所述流化床室，

其中，惰性固体和反应性吸着剂被分离并且两者经由所述次级返回管线均被部分地再循环到所述流化床，

其中，属于中颗粒成分和细颗粒成分的固体在位于所述流动路径的下游的过程过滤器处从离开所述流化床的气体流移除，并且被分离到形成主路径的返回管线中，通过所述返回管线反应性吸着剂被再循环到所述流化床。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：由反平行于所述流化床室行进的流动室来实现所述流动路径，所述流动室在其上端处装备有所述气体流的入口且在其下端处装备有所述气体流的侧向出口，并且在所述侧向出口下方并入到用于靠重力与所述气体流分离的固体的分离器料斗中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在离开所述流动路径之后，测量所述气体流中待分离的未反应物质的比率，

当所述气体流中待分离的未反应物质的比率已增加超过预定的目标值时，增加对新鲜的吸着剂的供应。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：所述次级路径中的经分离的固体和反应性吸着剂的返回率取决于进入所述流化床的气体流的体积流量的改变而改变。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：针对指定的基础体积流量来确定基础返回率；当所述体积流量相对于所述基础体积流量增加时，所述返回率相对于所述基础返回率增加；以及当所述体积流量相对于所述基础体积流量减小时，所述返回率相对于所述基础返回率减小。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：过程过滤器在所述流动路径的下游；以及在那里经分离的固体属于中颗粒成分和细颗粒成分，其取决于所述过程被再循环到所述流化床。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：附加流动路径邻接所述流动路径的出口。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：供给到所述流化床流动反应器的气体流先前被引导穿过被配置为流动反应器的上游反应器。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述上游反应器包含吸着剂，所述吸着剂促进以所述气体流的温度减少待分离的第一类型的物质；以及所述流化床流动反应器的流化床室包含吸着剂，所述吸着剂促进以低于进入所述上游反应器时所述气体流的温度的温度减少第二类型的物质，并且通过急冷来使所述流化床室中的温度发生降低。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于：在从所述入口到所述流化床反应器的操作旁路中将所述气体流的部分直接引导到所述流化床中，旁通所述流化床反应器的气体加速器。

Images