CN115666764A - 一种从制浆设备的不可凝气体中去除氨的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种从制浆设备(100)产生的气体中去除氨(NH3)的方法。该方法包括在制浆设备(100)中产生包含氨(NH3)的未经处理的不可凝气体并将至少一些未经处理的不可凝气体转移至含有水性洗涤溶液(130、140)的洗涤器(200)。该方法包括向洗涤溶液(130、140)中添加能够降低洗涤溶液的pH的化合物，和在洗涤器(200)中，使未经处理的不可凝气体与洗涤溶液(130、140)接触，以使未经处理的不可凝气体的氨(NH3)与洗涤溶液反应，生成清洁的不可凝气体和铵(NH4 +)。本申请还涉及一种制浆设备，包括用于执行该方法的设备。
Description
技术领域
本发明涉及气味气体(odorous gases)的处理。本发明涉及制浆工艺中产生的气味气体的处理。本发明涉及减少制浆设备的NOx排放。本发明涉及这样的系统。
背景技术
在化学制浆中，木材用蒸煮液处理，从而水解木质素。制浆工艺包括亚硫酸盐工艺和硫酸盐工艺。在此工艺中，形成几种有机的气味化合物，例如：氨、松香、甲醇、硫化氢、甲硫醇、二甲基硫醚和二甲基二硫醚。这些化合物导致化学制浆设备排放气体的难闻气味。这些气体在化学制浆过程的几个阶段中形成，例如在蒸煮装置和废液蒸发中。去除恶臭化合物的最常用方法是从各种来源收集恶臭气体，并在石灰窑、化学品回收锅炉或单独的焚化炉中燃烧它们。燃烧的目的是将含硫物质氧化成二氧化硫和/或三氧化硫。同时，燃烧这些物质的氨会形成氮氧化物(NOx)。
在化学制浆中，含有这些气味化合物的蒸汽会释放到例如废液蒸发区，例如黑液，蒸发区中所述化合物可以被蒸馏并冷凝成冷凝物。部分化合物是不可凝的。不可凝气体(NCG)可与设备的其他气味气体流一起燃烧。
气味气体通常分为强气味气体(strong odorous gases)(LVHC，低体积高浓度)和稀气味气体(dilute odorous gases)(HVLC，高体积低浓度)。稀气味气体有时被称为DNCG(即稀不可凝气体)。稀气体通常是从制浆过程的常压即未加压的部分收集。从纤维生产线、蒸发设备、妥尔油设备和苛化设备的容器和装置中收集稀气味气体。稀气味气体含有与强气味气体相同的成分，但它们也含有如此多的空气，以至于浓度显著降低。
强气味气体通常是从制浆工艺的一些加压部分收集的。强气味气体主要来自蒸煮设备、蒸发设备、汽提设备、污浊冷凝物罐和加压蒸煮液罐。强气味气体可按其来源分类。CNCG是指从汽提器以外的过程(例如蒸发器区和/或蒸煮器区)收集的浓缩不可凝气体。SOG是指从汽提器收集的汽提器尾气。SOG可以冷凝以得到甲醇。本发明尤其涉及强气味气体和/或它们的冷凝物(即受污染的甲醇)的燃烧。
燃烧气味气体或受污染的甲醇的目的是氧化气体或液体中所含的硫化合物，从而形成气味较小的化合物，例如二氧化硫和/或三氧化硫。因此，燃烧在过量空气的存在下发生。然而，已经注意到在这样的条件下，氨倾向于与过量空气中的氧气发生反应，从而形成氮氧化物(NOx)。然而，出于环境原因，氮氧化物含量应该较低。在大多数国家，都规定了NOx的最大允许含量。
在现有技术中，通过分级燃烧来实现低的NOx排放。在第一阶段，仅使用亚化学计量量的空气，这减少了NOx的形成。例如，在文件WO2019/122510中公开了一种用于燃烧气味气体的方法和燃烧器，其具有低的NOx排放。
本发明的一个目的是提供一种处理包含氨的气味气体的简单方法，其中气味气体的燃烧可以在常规锅炉中进行，而不会产生过多的NOx排放。
发明内容
已经发现，在现有技术中，通过燃烧气味气体所形成的NOx大多数是在气味气体的氨的燃烧中形成的。此外，已经发现，在燃烧前，通过洗涤气味气体可以去除气味气体中的大部分氨。因此，经洗涤的气味气体含有比未经处理的气味气体(raw odorous gas)更少的氨，由此经洗涤的气味气体的燃烧产生的NOx远低于粗制的气味气体的燃烧。已经发现，可以通过使未经处理的气味气体与已经添加了能够降低洗涤溶液的pH的化合物(例如酸)的洗涤溶液接触来进行洗涤。此后，可以燃烧经洗涤的气味气体。
该方法在权利要求1中更具体地公开。在权利要求10中以更具体的表述公开了相应的系统。
从属权利要求和说明书公开了优选实施方案。
附图的简要说明
图1a显示了一种从制浆设备产生的气体中去除氨的方法，
图1b显示了洗涤溶液的形成及其pH的控制，
图1c显示了从制浆设备产生的气体中去除氨和硫以及处理污浊冷凝物的方法，
图2a显示了从制浆设备产生的气体中去除氨的方法，其中在罐和洗涤塔中使用相同的洗涤溶液，
图2b显示了控制洗涤溶液的pH，
图3显示了从制浆设备产生的气体中去除氨和硫的方法，其中氨在洗涤器的洗涤塔中被去除，所述洗涤器还包括罐，
图4a显示了从制浆设备产生的气体中除去氨和硫的方法，其中氨在罐中被去除，
图4b显示了从制浆设备产生的气体中除去氨和硫的方法，其中氨在洗涤塔中被去除。
具体实施方式本发明涉及一种从制浆设备的不可凝气体中去除氨的方法。通过洗涤除去氨。在认为可行的情况下，将洗涤前的不可凝气体称为“未经处理的不可凝气体”(raw non-condensable gases)，将洗涤后的剩余部分称为“清洁的不可凝气体”。在本文中，术语不可凝气体(粗制或清洁的)是指在20℃的温度和1个大气压(约1bar(a))的压力下呈气态形式的气体。
未经处理的不可凝气体至少包含氨(NH3)。在一个优选的实施方案中，未经处理的不可凝气体还包括含硫化合物。未经处理的不可凝气体可以包括氨(NH3)和硫化氢、甲硫醇、二甲基硫醚或二甲基二硫醚中的至少一种。在一个实施方案中，未经处理的不可凝气体包含至少1000ppm的氨(以干基计)。在下文中，单位ppm指的是基于质量的百万分率，例如毫克每公斤。此外，当以干基测量时，测量中不包括水。在一个实施方案中，未经处理的不可凝气体包含至少1000ppm的氨(以干基计)和至少20000ppm的甲硫醇。
如背景技术中所指出的，在硫酸盐和/或亚硫酸盐制浆中会产生强气味气体。表1显示了强气味气体的三种典型组成，其主要组分包括硫和氮。强气味气体是未经处理的不可凝气体的一个例子。
表1：强气味气体的三个样品组成。
如本领域已知的，为了去除气味化合物，强气味气体(即气味气体)或液体被燃烧以氧化硫。然而，同时氨会产生氮氧化物NOx，其对环境有害。
已经发现，通过将未经处理的不可凝气体与洗涤溶液接触，可以从未经处理的不可凝气体中洗去至少一些氨，该洗涤溶液是水性的并且已经向该洗涤溶液中添加了能够降低洗涤溶液的pH的化合物。这样就产生了清洁的不可凝气体。
参考图1a，在制浆设备100中产生未经处理的不可凝气体110。制浆设备100还包括图1a中所示的其他部件。未经处理的不可凝气体110被输送到洗涤器200进行洗涤。在图1a中，洗涤器200包括罐210和洗涤塔220。向洗涤器200中输送水性溶液和能够降低洗涤溶液pH的化合物，以在洗涤器200中形成洗涤溶液130。在图中，术语“水”表示水性溶液，其可以是基本上纯水，或者来自制浆设备的工艺的流出物。在图中，术语“酸”表示能够降低洗涤溶液的pH的化合物。以这种方式，术语“酸”是指任何和所有进入洗涤溶液中的能够与水形成水合氢离子(即水合氢，H3O+)的化合物。此类化合物包括所有种类的酸，以及与水反应形成酸的气体或固体，例如CO2。
不同的洗涤溶液可用于洗涤器200的不同部分。第一洗涤溶液130可以设置在洗涤器的罐210中，而第二洗涤溶液140设置为在洗涤器200的洗涤塔220中循环。然而，相同的洗涤溶液可用于洗涤器的不同部分。
当制浆设备100包括洗涤塔220时，制浆设备还包括循环221，该循环221被配置为用于将洗涤溶液(在图1a中为溶液140)输送到洗涤塔220的上部，其中洗涤溶液被喷洒以形成洗涤溶液的液滴。为此目的，循环221包括第一泵222。在洗涤塔220中，将要被洗涤的不可凝气体与洗涤溶液的液滴接触。已经发现，至少在洗涤塔220中进行洗涤是特别有效的。
作为洗涤溶液，即作为第一洗涤溶液130和第二洗涤溶液140之一或两者，可以使用水性和酸性溶液。在洗涤器200中，未经处理的不可凝气体110与洗涤溶液130、140接触。
因为洗涤溶液130、140是水性的，它包含水(H2O)，其中一部分自然形成水合氢离子(即水合氢，H3O+)和氢氧根(OH-)。当氨(NH3)与水反应时，会生成铵(NH4 +)和氢氧根(OH-)。为了提高铵(NH4 +)的产生，将能够与水形成水合氢离子的化合物(图中的“酸”)添加到洗涤溶液130、140中。优选地，洗涤溶液是酸性的。优选的pH值将在下面给出。当洗涤溶液130、140包含酸时，洗涤溶液130、140还包含除氢氧根(OH-)之外的阴离子(即，负离子，以下用A-表示)。这些阴离子(A-)是酸(或更一般地，能够与水形成水合氢离子的化合物)将其质子赋予水中的水合氢离子的结果。
作为洗涤的结果，产生清洁的不可凝气体120。如上所述，洗涤溶液130、140包含洗涤溶液130、140的酸的阴离子(A-)和由未经处理的不可凝气体110的氨(NH3)形成的铵(NH4 +)。阴离子(A-)和铵可从洗涤器200以污浊冷凝物150的形式收集。下面将详述阴离子(A-)的实例。
至于洗涤溶液130、140的酸，已发现包含活性非金属原子(reactive nonmetalatom)的酸特别有效。活性非金属原子是氢(H)、碳(C)、氮(N)、氧(O)、氟(F)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、硒(Se)、溴(Br)和碘(I)。自然地，水不被视为酸，即使它包含氢和氧。这种酸的例子包括硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、二氧化碳(CO2)和盐酸(HCl)的水性溶液。例如，水性溶液中的硫酸形成阴离子HSO4 -和/或SO4 2-，而水性溶液中的硝酸形成阴离子NO3 -。这些阴离子已经并将用(A-)表示。因此，在一个优选的实施方案中，洗涤溶液130、140包含水合氢离子(H3O+)和除氢氧根(OH-)之外的阴离子(A-)，该阴离子(A-)包含选自碳(C)、氮(N)、氟(F)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、硒(Se)、溴(Br)和碘(I)的原子。优选地，酸不包含来自元素周期表第一族的金属原子，例如锂(Li)、钠(Na)和钾(K)。
对于洗涤溶液130、140，优选使用硫酸(H2SO4)水性溶液、硝酸(HNO3)水性溶液、二氧化碳(CO2)水性溶液和/或盐酸水性溶液(HCl)。因此，通过上述反应，在洗涤溶液130、140中形成铵盐溶液。分别对应于这些酸，铵盐可以是硫酸铵((NH4)2SO4)、硝酸铵(NH4NO3)、碳酸铵((NH4)2CO3)或氯化铵(NH4Cl)。在水性洗涤溶液中，这些盐以氨(NH4 +)和阴离子(A-)的形式存在，其中在这些情况下，阴离子(A-)分别为硫酸根(SO4 2-)、硝酸根(NO3 -)、碳酸根(CO3 2-)或氯离子(Cl-)。通常硫酸可从制浆设备100自然获得，由此更优选地，硫酸(H2SO4)的水性溶液用作洗涤溶液130、140，即用作第一洗涤溶液130和第二洗涤溶液140中的至少一个。值得注意的是，由于该反应，在这种情况下，作为反应的结果产生硫酸铵水溶液((NH4)2SO4)，并且硫酸铵离子成为洗涤溶液130、140的一部分。此外，未经处理的不可凝气体的其他杂质可能溶解或以其他方式保留在洗涤溶液130、140中。因此，洗涤溶液可以包含除酸和水之外的其他化合物。这些离子和/或杂质可以以污浊冷凝物150的形式去除。这也适用于用作洗涤溶液的其他酸的水溶液，也可以进行必要的调整。
已发现，作为酸和未经处理的不可凝气体110的氨的反应产物的除氢氧根(OH-)之外的阴离子(A-)的形成在pH约为5时最有效。此外，已发现当pH小于3时，未经处理的不可凝气体的碳氢化合物开始聚合，这可能堵塞洗涤器200的喷嘴和/或管线。因此，pH优选至少为3。此外，如果pH大于7.5，洗涤溶液将氨捕获到洗涤溶液中的能力会显著降低。因此，在一个实施方案中，洗涤溶液130、140的pH为3至7.5，优选4至6，最优选4.5至5.5。这尤其适用于将硫酸(H2SO4)的水溶液用作洗涤溶液130、140时。
洗涤溶液130、140的pH可以基于测量值来测量和控制。因此，一个实施方案包括测量洗涤溶液130、140的pH并且基于测量的pH值通过添加以下至少一种来控制洗涤溶液130、140的pH：(i)水性溶液，该水性溶液可以是基本上纯的水，或来自制浆设备工艺的流出物(“水”)；和(ii)能够与水形成水合氢离子的化合物(“酸”)。特别地，可以控制能够降低洗涤溶液的pH的化合物(“酸”)进入洗涤器200的流量。例如，如果洗涤溶液130、140所测量的pH大于第一阈值，则可以将酸添加到洗涤溶液中以降低洗涤溶液的pH。此外，如果洗涤溶液130、140所测量的pH小于第二阈值，则可以将水添加到洗涤溶液中。通常，氨本身倾向于在操作期间增加洗涤溶液130、140的pH，因此需要将酸(或能够与水形成水合氢离子的其他化合物)添加到该过程中。第一阈值可以是例如8、7、6或5.5(在pH标度内)。第二阈值可以是例如3或4(在pH标度内)。
优选地，如果将酸添加到洗涤溶液中，则添加到洗涤溶液130、140中的酸(“酸”)的pH小于4。因此，洗涤溶液的pH可以降低到4，而且，控制pH不需要过量的酸。更优选地，添加到洗涤溶液130、140中的酸的pH小于3。可以选择添加的水和添加的酸的量，使得洗涤器中的洗涤溶液的水平保持在适当的水平，并且使得洗涤溶液的pH在上述限值内。由于这些原因，洗涤器200包括入口205，入口205被配置为用于使能够降低洗涤器200的洗涤溶液的pH的化合物(例如酸)进入。
为了将洗涤溶液的pH保持在适当的水平，制浆设备100的实施方案包括pH传感器230，其被配置为用于确定洗涤溶液130、140的pH。如图1b和1c所示，可以从污浊冷凝物150测量pH。即使未示出，pH也可以通过设置在洗涤器200内的传感器230测量。然后使用测量的pH值来控制第二泵240，该泵被配置为用于将酸进料到洗涤器200。例如，如果所测量的pH大于第一阈值，则增加进入洗涤器200的酸(或能够降低pH的其他化合物)的流量，例如通过使用第二泵240，如上所述。例如，如果所测量的pH小于第二阈值，则增加进入洗涤器200的水流量，如上所示。制浆设备100可包括控制器242，控制器242被配置为用于控制第二泵240，如上文详述。作为第二泵240的替代方案，可以使用阀门，条件是酸(或能够降低pH的其他化合物)在压力下储存。因此，通过打开阀门，压力将酸驱动到洗涤器200。当酸储存在较高的垂直高度时，压力可能是静水压力。如果能够降低pH的化合物(“酸”)是气态的，则压力可以是气体的压力。作为替代或附加，压力可以由泵产生。
参考图1a，第一洗涤溶液130的成分可以通过单条管线输送到洗涤器200的罐210。参考图1b，第一洗涤溶液130的成分可以通过单独的管线输送到洗涤器200的罐210。
作为洗涤的结果，清洁的不可凝气体120包含比未经处理的不可凝气体110更少的氨。清洁的不可凝气体120的氨含量可以是例如至多为未经处理的不可凝气体110的氨含量的一半。清洁的不可凝气体120的氨含量可以是例如小于1000ppm或小于500ppm。已经发现，至少通过在洗涤溶液130、140中使用硫酸，使得洗涤溶液的pH为约5，可以从未经处理的不可凝气体中洗涤掉近90％的氨。
如背景技术中所指出的，通常未经处理的不可凝气体110包括一种或多种含硫化合物。此外，这些化合物也是有气味的，它们可以通过燃烧转化为气味较小的氧化物。因此，并且参考图1c，在一个实施方案中，至少一些清洁的不可凝气体120被输送到燃烧炉310(furnace)，在燃烧炉310中使清洁的不可凝气体120燃烧。如图1c所示，空气或其他含氧气体也被送入燃烧炉310。
特别地，燃烧炉310可以是制浆设备100的窑炉或锅炉。窑炉或锅炉可配置成用于生产或回收制浆工艺的蒸煮化学品。例子包括石灰窑和化学品回收锅炉。为了增强燃烧，也可以将其他燃料(“燃料”)供应到燃烧炉310中。
优选地，通过燃烧清洁的不可凝气体120产生的热量由热交换器320回收。这样，燃烧炉310可以是锅炉300的燃烧炉。通常，锅炉300被配置为用于加热水并将其煮沸以产生蒸汽。可以根据需要利用在热交换器320中回收的热量。一种优选的方式是使热交换器320中的蒸汽过热，在这种情况下，热交换器320是锅炉的过热器，并且用蒸汽运行蒸汽涡轮机。此外，发电机可以连接到蒸汽涡轮机以形成电力。
通过在燃烧炉310中至少燃烧清洁的不可凝气体120，产生烟道气。如上文详述，至少当未经处理的不可凝气体110包含含硫化合物并使用单独的焚化炉时烟道气可包含硫氧化物(SOx)，。如果清洁的不可凝气体在化学品回收锅炉中燃烧，锅炉的灰烬可能会吸收硫和/或硫氧化物。如本领域已知的，硫氧化物可以从烟道气中去除。
即使图1a和1b显示了作为一个整体的未经处理的不可凝气体110，其组分可以在单独的管线中被输送到洗涤器200。参考图1c，制浆设备的实施方案包括蒸发器区955、蒸煮器区965和汽提器970中的至少一个，优选全部。通常，来自汽提塔970的一部分尾气，即汽提塔尾气，在冷凝器975中冷凝。冷凝器975(如果使用的话)可视为由汽提器970组成。通常，汽提器尾气包含甲醇，并且甲醇可以被冷凝。然而，汽提器尾气的一部分是不可凝的并且可形成如上所述的未经处理的不可凝气体的一部分。这些(955、965、970、975)中的每一个可包括用于收集所得气体和/或液体的收集器990。一个或多个蒸发器布置在蒸发器区955处。蒸发器区955的蒸发器被配置为用于干燥包含制浆设备的蒸煮化学品的溶液。这种溶液的例子包括黑液和褐液(brown liquor)。一个或多个蒸煮器布置在蒸煮器区965处。蒸煮器区的蒸煮器被配置为用于蒸煮纸浆原料。如图1c中的虚线箭头所示，汽提器970通常配置为用于汽提由蒸发器(即来自蒸发器区955)和/或蒸煮器(即来自蒸煮器区965)产生的污浊冷凝物。来自蒸发器区955的气体可以通过蒸煮器区965输送到汽提塔，反之亦然，如图1c所示。
未经处理的不可凝气体110的第一部分110a可以通过第一管线从蒸发器区955输送到洗涤器200。未经处理的不可凝气体110的第二部分110b可以通过第二管线从蒸煮器区965输送到洗涤器200。未经处理的不可凝气体110的第三部分110c可通过第三管线从汽提器970或冷凝器975输送至洗涤器200。通常，制浆设备的收集器990被配置为用于收集未经处理的不可凝气体110(即110a和/或110b和/或110c)，并且一个或多个管线被配置为用于将未经处理的不可凝气体，或部分未经处理的不可凝气体，输送送至洗涤器200。
图1c还显示了处理污浊冷凝物150的优选方式，污浊冷凝物150作为洗涤的结果来自洗涤器200。该方法的一个实施方案包括将污浊冷凝物150从洗涤器200输送到汽提器970。在汽提器970中，污浊冷凝物被清洁以形成清洁冷凝物160。清洁冷凝物160包含污浊冷凝物150的铵盐。更具体地，清洁冷凝物160包含氨离子(NH4 +)。在优选实施方案中，清洁冷凝物160包含硫酸铵，其是氨与硫酸反应的结果。清洁冷凝物160被输送到纸浆漂白区410，在此漂白纸浆。清洁冷凝物用于纸浆漂白区410和漂白过程中的漂白溶液中。作为漂白的结果，产生了作为主要产物的漂白的纸浆，并且产生了作为副产物的漂白流出物170。如图1c所示，漂白流出物170包含氨。漂白流出物170被输送到废水处理区420。在废水处理区420中，制浆工艺的废水被净化。
在现有技术中，废水净化需要尿素作为净化化学品。然而，已经发现在本发明中，氮以漂白流出物170的铵(NH4 +)的形式供应到废水处理过程和废水处理区420。因此，已经发现，通过如上所述从CNCG中去除氨，由此形成的铵可用于废水处理。因此，一个实施方案包括通过利用洗涤溶液130、140的铵(NH4 +)来净化水。更优选地，在不添加任何其他含氮化合物的情况下净化水。更优选地，在不添加尿素(OC(NH2)2)的情况下净化水。
相应的制浆设备包括废水处理区420和用于将一部分污浊冷凝物150从洗涤器200输送到废水处理区420的管线。被输送到废水处理区420的那部分污浊冷凝物150包括水性溶液中的氨。优选地，制浆设备包括汽提器970和用于将污浊冷凝物150从洗涤器200输送到汽提器970的管线。图1c的制浆设备还包括纸浆漂白区410和用于将清洁冷凝物160从汽提器970输送到纸浆漂白区410的管线。图1c的制浆设备还包括废水处理区420和用于将漂白流出物170从纸浆漂白区410输送到废水处理区420的管线。
以上关于燃烧清洁CNCG120的内容也适用于其他实施方案，特别是图2a到4b的那些。上述关于处理污浊冷凝物150的内容也适用于其他实施方案，特别是图2a到4b的那些。
在图1a和1b的实施方案中，在洗涤塔220中循环的第二洗涤溶液140可以是水性的。然而，不需要将能够降低pH的化合物添加到第二洗涤溶液140，即使它被添加到第一洗涤溶液130中。以类似的方式，不需要将能够降低pH的化合物添加到第一洗涤溶液130，即使它被添加到第二洗涤溶液140中。
参考图4a，洗涤器200不需要包括洗涤塔220。在图4a的实施方案中，未经处理的不可凝气体110被输送通过包含洗涤溶液130、140的浴。该浴可以布置在洗涤器200的罐210中。如图4a所示，可以将酸和水添加到罐210中。然而，参考图4b，洗涤器200不需要包括罐210。在图4b中，洗涤器400仅包括洗涤塔220。洗涤溶液140由第一泵222循环并喷洒到待清洁的不可凝气体上。酸和水可以添加到洗涤溶液的循环中，如图4b所示。
图2a和2b显示了一个实施方案，其中在罐210和在洗涤塔220中仅使用一种且相同的洗涤溶液作为(第一)洗涤溶液130。参考图2a，可以将水和酸进料到罐210中，以便形成罐210中的洗涤溶液130。制浆设备100包括循环221，其被配置为用于将洗涤溶液输送到洗涤塔220的上部，其中洗涤溶液被喷洒以形成洗涤溶液130的液滴。在洗涤塔220中，被洗涤的不可凝气体与洗涤溶液130的液滴接触。液滴可以由洗涤塔220的一个或多个喷嘴(未示出)形成。第一泵222用于将洗涤溶液循环到洗涤塔220的上部。
在图2a中，第一泵222接收来自罐210的洗涤溶液130。在图2b中，第一泵222接收来自罐210的洗涤溶液130，但在洗涤溶液被输送到洗涤塔220之前，可以向其中添加一些酸和任选的一些水。为了形成洗涤溶液130，可以将水添加到罐210和/或循环221中。为了形成洗涤溶液，可以将酸添加到罐210和/或循环221中。
已发现使用洗涤塔220是有益的，因为洗涤溶液的液滴具有高表面积，从而增加了氨和洗涤溶液的水合氢离子之间的反应效率。可以但不必另外使用罐210。因此，该方法的一个实施方案包括，喷洒洗涤溶液以在洗涤器中形成洗涤溶液的液滴，并且使包含氨的不可凝气体与洗涤溶液的液滴接触。其中不可凝气体可以被部分清洁，因为该系统可以包括在洗涤塔220之前的罐210。此外，在制浆设备的一个实施方案中，洗涤器200包括循环221，即洗涤溶液的循环，其在使用中是洗涤溶液的循环。在循环221中，洗涤溶液被配置为进行喷洒以形成洗涤溶液130的液滴。此外，在洗涤器200中，包含氨的不可凝气体被配置为用于接触洗涤溶液的液滴。同样在这里，包含氨的不可凝气体可以在塔220之前在罐210中被部分清洁。
为了控制pH，在图2a和2b所示的实施方案中，传感器230被配置为用于确定洗涤溶液130的pH。pH可以例如从循环221确定，如图2b所示。替代地或附加地，可以从污浊冷凝物150测量pH(如图2a中所示)。替代地或附加地，可以从罐210和/或从洗涤塔220(未示出)测量pH。如上详述，可以使用所测量的pH值。例如，控制器242可以控制第二泵240，如上详述。
参考图3，洗涤塔220的循环221可以与罐221的洗涤溶液分开。在该实施方案中，制浆设备包括循环221，其被配置为用于将第二洗涤溶液140输送到洗涤塔220的上部，其中第二洗涤溶液140被喷洒以形成第二洗涤溶液140的液滴。在洗涤塔220中，被洗涤的不可凝气体与第二洗涤溶液140的液滴接触。液滴可以由洗涤塔220的一个或多个喷嘴(未示出)形成。第一泵222用于将第二洗涤溶液140循环到洗涤塔220的上部。在图3中，将能够降低pH的化合物添加到水性的第二洗涤溶液140中。不需要将酸添加到布置在罐210中的第一洗涤溶液130中，但可以添加，如图3所示。
在图3中，第一泵222接收来自洗涤塔220的下部的一些第二洗涤溶液140。在图3中，第一泵222接收来自洗涤塔220的下部的一些第二洗涤溶液140，但在将第二洗涤溶液140输送到洗涤塔220之前，可将一些酸和任选的一些水添加到其中。此外，污浊冷凝物150可以从洗涤塔220的下部去除。或者，可以让污浊冷凝物流到罐210。污浊冷凝物150可以如上所示或如结合图1c所示那样使用。
在图3中，循环221的第二洗涤溶液140是水性的并且优选为酸性的，如上文详述。此外，第一洗涤溶液130在罐210中使用。优选地，第一洗涤溶液130是水性的。然而，第一洗涤溶液130不必须是酸性的。然而，第一洗涤溶液130也可以是酸性的。次级污浊冷凝物152可以从罐210中排出并根据需要排走或处理。次级污浊冷凝物152可如上所示或如结合图1c用于污浊冷凝物150所示进行使用。图3的污浊冷凝物150可以如结合图1c所示使用。
如图4a中详述的，洗涤器200不需要包括图1a至3的循环221。因此，在图4a中，洗涤器200包括罐210，但不包括洗涤塔220。在使用中，罐210用洗涤溶液体130填充到适当的水平，洗涤溶液体130是水性的并且优选地为酸性的，如上文详述。未经处理的不可凝气体110被输送到洗涤器200的下部，从而在设置在洗涤器200中的洗涤器溶液130内形成未经处理的不可凝气体的气泡。因此，未经处理的不可凝气体110与洗涤溶液130反应，如上文详述。结果，可以从洗涤器200的上部收集清洁的不可凝气体120，并且如果可行的话，如上所述进行处理。该处理优选地至少包括燃烧，如图4a所示，并且任选地还包括硫去除，如上所述。污浊冷凝物150可以如上所示或如结合图1c所示那样使用。然而，如上文详述，在优选实施方案中，将洗涤溶液130、140喷洒到待洗涤的不可凝气体上。
如图4b中详述的，洗涤器200不需要包括图1a到4a的罐210。因此，图4b的洗涤器200包括洗涤塔220和循环221，但不包括罐210。循环221被配置为用于将洗涤溶液130输送到洗涤塔220的上部，其中洗涤溶液被喷洒以形成洗涤溶液的液滴。为此目的，循环221包括第一泵222。在洗涤塔220中，被洗涤的不可凝气体与洗涤溶液的液滴接触。在图4b中，第一泵222接收来自洗涤塔220的下部的一些洗涤溶液130。在图4b中，第一泵222接收来自洗涤塔220的下部的一些洗涤溶液130，但在洗涤溶液130被传送到洗涤塔220之前，可以向其中添加一些酸和任选的一些水。此外，污浊冷凝物150可以从洗涤塔220的下部去除。污浊冷凝物150可以如上所示或如结合图1c所示那样使用。清洁的不可凝气体120可以从洗涤器200的上部收集，并且如果可行的话，如上所述进行处理。该处理优选地至少包括燃烧，如图4b所示，并且任选地还包括硫去除，如上所述。
Claims (14)
1.一种从制浆设备产生的气体中去除氨(NH3)的方法，该方法包括：
-在制浆设备中产生包含氨(NH3)的未经处理的不可凝气体，
-将至少一些未经处理的不可凝气体转移到含有水性洗涤溶液的洗涤器中，
-在洗涤器中，使未经处理的不可凝气体与洗涤溶液接触，使未经处理的不可凝气体中的氨(NH3)与洗涤溶液反应，以生成清洁的不可凝气体和铵(NH4 +)，
其特征在于
-向洗涤溶液中添加能够降低洗涤溶液的pH的化合物，
-测量洗涤溶液的pH，和
-基于所测量的pH值，通过控制能够降低洗涤溶液的pH的化合物进入洗涤器的流量来控制洗涤溶液的pH；
其中
-能够降低洗涤溶液的pH的化合物包含选自碳(C)、氮(N)、氟(F)、磷(P)、硫(S)、氯(Cl)、硒(Se)、溴(Br)和碘(I)的原子。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
-确定所测量的pH值超过第一阈值，并且
-将酸添加到洗涤溶液中，所述酸例如是pH小于4的酸；
在一个实施方案中，
-第一阈值是8、7、6或5.5。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
-洗涤溶液的pH为3至7.5，优选4至6。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中
-能够降低洗涤溶液的pH的化合物包括硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、二氧化碳(CO2)和盐酸(HCl)中的一种；
更优选地，
-能够降低洗涤溶液的pH的化合物包括硫酸(H2SO4)，洗涤溶液的pH为4-6。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中
-未经处理的不可凝气体包含至少1000ppm的氨(NH3)，且
-未经处理的不可凝气体的氨含量高于清洁的不可凝气体的氨含量；
优选地，
-清洁的不可凝气体的氨含量小于1000ppm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中
-未经处理的不可凝气体至少包括含硫化合物，例如硫化氢、甲硫醇、二甲基硫醚和二甲基二硫醚中的至少一种；
在一个实施方案中，
-未经处理的不可凝气体包含以干基计为至少20000ppm的甲硫醇；
在一个实施方案中，
-未经处理的不可凝气体包含以干基计为至少1000ppm的氨和以干基计为至少20000ppm的甲硫醇。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，包括：
-在洗涤器中，喷洒洗涤溶液以形成洗涤溶液的液滴，和
-使包含氨的不可凝气体与洗涤溶液的液滴接触。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，包括：
-将至少一些清洁的不可凝气体输送到燃烧炉，以及
-在燃烧炉中燃烧至少一些清洁的不可凝气体；
优选地，该方法包括：
-在所述燃烧炉中，除了清洁的不可凝气体，还燃烧其他燃料；
优选地，该方法还包括：
-通过使用热交换器从燃烧炉中回收热量；
更优选地，该方法进一步包括：
-利用回收的热量来运行蒸汽涡轮机。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，包括：
-利用洗涤溶液的铵(NH4 +)来净化水；
优选地，该方法包括：
-将污浊冷凝物从洗涤器输送到汽提器，
-汽提所述污浊冷凝物以生成清洁的冷凝物，
-将清洁的冷凝物输送到纸浆漂白区，
-在纸浆漂白区使用清洁的冷凝物来漂白纸浆，以生成漂白的纸浆和漂白流出物，
-将漂白流出物输送到废水处理区，以及
-使用漂白流出物净化废水处理区的水，其中
-漂白流出物包含铵(NH4 +)；
优选地，
-在不添加例如尿素的其他含氮化合物的情况下净化水。
10.一种制浆设备(100)，包括：
-蒸发器区(955)、蒸煮器区(965)和汽提器(970、975)中的至少一个，
-洗涤器(200)，其被配置为用于使未经处理的不可凝气体(110)与洗涤溶液(130、140)接触，从而使未经处理的不可凝气体的氨(NH3)与洗涤溶液(130、140)反应，以生成清洁的不可凝气体(120)和铵(NH4 +),
-管线，用于将未经处理的不可凝气体(110)从收集器(990)输送到洗涤器(200)，
其特征在于
-洗涤器(200)包括入口(205)，该入口(205)被配置为用于使能够降低洗涤器(200)的洗涤溶液(130、140)的pH的化合物进入，并且其中所述制浆设备(100)包括：
-收集器(990)，其被配置为用于从蒸发器区(955)、蒸煮器区(965)和汽提器(970、975)中的至少一个收集包含氨(NH3)的未经处理的不可凝气体(110)，
-传感器(230)，其被配置为用于确定洗涤溶液(130、140)的pH值，
-泵(240)或阀门，其被配置为用于使能够降低洗涤器(200)的洗涤溶液(130、140)的pH的化合物进入，和
-控制单元(242)，其被配置为用于基于从传感器(230)获得的信号来控制所述泵(240)或阀门。
11.根据权利要求10所述的制浆设备(100)，其中
-泵(240)或阀门被配置为用于使能够降低液体形式的洗涤溶液的pH的化合物进入。
12.根据权利要求10或11中任一项所述的制浆设备(100)，其中
-洗涤器(200)包括用于洗涤溶液(130、140)的循环(221)，和
-在循环(221)中，洗涤溶液(130、140)被配置为进行喷洒以形成洗涤溶液(130、140)的液滴，并且
-在洗涤器(200)中，不可凝气体包含氨，其被配置为用于与洗涤溶液(130、140)的液滴接触。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的制浆设备(100)，包括：
-燃烧炉(310)，其被配置为用于燃烧至少一部分清洁的不可凝气体(120)，从而产生烟道气，以及
-管线，其被配置为用于将至少一部分清洁的不可凝气体(120)从洗涤器(200)输送到燃烧炉(310)；
优选地，所述制浆设备(100)包括：
-锅炉(300)，其包括燃烧炉(310)和热交换器(320)，
其中
-热交换器(320)被配置为用于从燃烧炉(310)中产生的烟道气回收热量。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的制浆设备(100)，包括：
-废水处理区(420)和用于将一部分污浊冷凝物(150)从洗涤器(200)输送到废水处理区(420)的管线；
优选地，所述制浆设备(100)包括：
-汽提器(970)和用于将污浊冷凝物(150)从洗涤器(200)输送到汽提器(970)的管线，
-纸浆漂白区(410)和用于将清洁的冷凝物(160)从汽提器(970)输送到纸浆漂白区(410)的管线；和
-废水处理区(420)和用于将漂白流出物(170)从纸浆漂白区(410)输送到废水处理区(420)的管线。
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