CN201815236U - 一种气液错流接触装置 - Google Patents

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刘忠生
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齐慧敏
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Abstract

本实用新型涉及一种气液错流接触装置,包括塔体和塔体内的气液错流接触区,气液错流接触区下部设置进气分布器,塔顶设置气体出口,气体出口下部设置除雾器,塔底设置持液槽,气液错流接触区的塔体内侧设置吸收液喷嘴,吸收液喷嘴水平设置,吸收液喷嘴在塔体内侧一周均匀设置,吸收液喷嘴在不同的高度设置一层或多层。本用实用新型可以用于烟气脱硫和除尘处理,具有结构简单、经济合理、效率高、不易堵、可符合环保标准等优点,可广泛应用于含SO2烟气的净化处理,特别适用于炼厂催化裂化(FCC)再生烟气脱硫的处理过程。

Description

一种气液错流接触装置
技术领域
本实用新型涉及一种气液错流接触装置,特别是含二氧化硫烟气的净化装置,烟气来自燃煤电厂、燃煤工业锅炉、工业炉窑、钢铁冶炼、烧结机等烟气,特别是炼厂催化裂化(FCC)再生烟气、加热炉烟气、硫磺回收装置(Claus)尾气焚烧炉烟气。烟气中除含有二氧化硫外,还含有少量粉尘、三氧化硫、有机硫化物、二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物等组分。
背景技术
烟气脱硫又称燃烧后烟气治理,含硫燃料如煤、油或燃料气等在燃烧过程中产生大量含硫氧化物的烟气。燃煤电厂排放的烟气排放量大、粉尘浓度高,二氧化硫排放浓度相对不高,但排放总量较大,目前基本都设置了烟气脱硫脱硝设施,从最初的引进国外烟气脱硫技术,之后逐渐实现国产化,但运行效果堪忧。中小型燃煤工业锅炉一般燃烧低硫煤或燃烧前经过煤的洗选技术,但是该种锅炉数量多,而且大都没有烟气脱硫设施,二氧化硫排放量不容忽视。国内炼油厂主要的硫氧化物排放源是催化裂化装置、各种加热炉和硫回收尾气焚烧炉等。由于所加工的原油不同,炼厂催化裂化装置再生烟气SO2浓度一般在2000~4000mg/Nm3,粉尘浓度300~500mg/Nm3,大多数装置存在烟气排放超标问题,随着环保法规日趋严格,烟气脱硫得到相关企业的高度重视。
对于烟气脱硫的处理工艺和装置,各大脱硫公司、科研院所围绕烟气脱硫相继开发了许多技术,提出了许多有关烟气脱硫技术,主要集中在提高设备的气液传质效率、降低运行费用、增加工艺运行稳定性、减少占地和投资等方面,但每一种技术都有一定的特点和各自适用范围,因此,存在一定的局限性。
CN200910146855.4公开了一种文丘里环高效传质层吸收塔的烟气脱硫方法,是以不同开孔大小文丘里环作为传质层,呈同心圆布置在喷淋塔内,烟气与喷淋液在文丘里环进行传质、反应脱硫。这种结构实际是文丘里和喷淋塔的组合,具有同时除尘脱硫效果,布气均匀,但也不可避免由于文丘里所带来压力降大的问题。CN200710304600.7公开了一种静电除尘与喷淋塔氨法脱硫脱硝装置,具有适应负荷变化大、不易堵、压降低的特点,但存在气液传质效率低、液气比高、动力消耗大的缺点,同时装置占地面积大、一次性投资高。
CN200410021942.4公开了一种动力波洗涤器用于氨一酸法SO2尾气吸收工艺,烟气自上而下流动,脱硫液经循环泵进入逆喷管自下而上逆喷,气液碰撞形成泡沫区,在此实现气液传质、吸收SO2后,然后同向向下,进行气液分离,液体靠重力落入底部持液槽循环利用,净化气体直接排放。该工艺结构简单、投资低、操作弹性大、传质效率高,由于所需喷嘴的特殊结构和材质,因此该工艺不适合处理高粉尘、SO2浓度烟气。CN200420109459.7公开了一种氨法脱硫填料塔,填料塔包括塔上部的除雾器、脱硫液喷淋管、中部填料层、下部进气管和收集吸收液的持液槽,设置了高度不同的上下两级除雾,中间带冲洗装置,该填料塔具有传统填料塔的特点,如传质效率高、液气比小、气液具有较大的接触面、接触时间长、脱硫率高,但也同时继承了传统填料塔容易堵塞的不足,对于高粉尘浓度的烟气仍需预进行处理,气体、液体的波动对装置操作有较大的扰动,还存在喷淋液壁流现象。CN200620095838.4公开了一种大气量撞击流气液反应器,沿塔不同高度安装多套撞击流组件,每组为沿塔体圆周均布的三对六流水平撞击流结构,每套撞击流组件之间设置除沫挡板,消除了各对撞击流之间的相互干扰。适用于处理很大气量的场合,例如烟气湿法脱硫。该技术中,吸收剂和烟气同时进行撞击流操作,不易形成稳定的泡沫区,不利于充分脱硫和除尘。
发明内容
针对目前已有烟气脱硫工艺和装置的局限性,集成各自优点,本实用新型提出了一种结构简单、经济合理、可符合环保标准的气液错流接触烟气脱硫装置。本实用新型装置能够处理SO2和粉尘浓度波动较大的烟气,从而解决不同工况烟气的SOx污染问题。
本实用新型气液错流接触装置包括塔体和塔体内的气液错流接触区,气液错流接触区下部设置进气分布器,塔顶设置气体出口,气体出口下部设置除雾器,塔底设置持液槽,气液错流接触区的塔体内侧设置吸收液喷嘴,吸收液喷嘴水平设置,吸收液喷嘴在塔体内侧一周均匀设置,吸收液喷嘴在不同的高度设置一层或多层,一般为2~5层,每两层吸收液喷嘴之间的垂直距离为0.5~2m,相邻吸收液喷嘴间的水平距离为10~200mm。
本实用新型气液错流接触装置中,吸收液喷嘴可以固定设置在吸收液分布管上,吸收液分布管沿塔体内壁设置一周,在垂直方向上设置一层或多层,吸收液喷嘴优选使用具有耐腐蚀、耐磨蚀的材料制成。
本实用新型气液错流接触装置中,进气分布器是支管结构,支管上开有适宜数量、尺寸的开孔,开孔的方向向下,使进气均匀上升,又防止自上而下的脱硫浆液以及粉尘堵塞开孔。
本实用新型气液错流接触装置中,除雾器采用圆筒形除雾器,圆筒形除雾器由外筒、内筒、填料、盖板、塔盘及洗涤管构成,外筒和内筒采用筛网、约翰逊网或孔板;填料为θ环、矩鞍环和多孔球等适宜填料;盖板与外筒和内筒上端连接,塔盘外沿与筒体间密封焊,塔盘内沿与外筒和内筒下端连接,洗涤管由接管和喷嘴构成,设置在内筒中心。该除雾器具有除雾效率高,体积小的特点。
本实用新型气液错流接触装置结构简单、占地面积小、操作弹性大、脱硫率高、不易堵塞,可广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉、炼厂催化裂化再生装置、加热炉、克劳斯尾气焚烧炉等烟气脱硫领域。
本实用新型气液错流接触装置采用水平吸收液喷嘴,通过吸收剂的对撞方式形成稳定的吸收液泡沫区,气体与吸收液泡沫区错流接触,两相接触充分,操作弹性大,有利于提高脱硫及除尘效果。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图,及本实用新型装置用于烟气脱硫除尘时系统构成示意图。
其中:1为进气口,2为出气口,3为对撞流喷嘴,4为进液口,5为排液口,6为循环泵,7为高效圆筒除雾器,8为氧化空气出口,9为脱硫液氧化塔,10为氧化风机,11为脱硫废液排放口,12为旋流分离器。
图2是本实用新型气体分布器结构示意图。
图3是本实用新型对撞流喷嘴结构示意图。
图4是本实用新型高效圆筒除雾器结构示意图。
其中:13为盖板,14为外筒,15为内筒,16为洗涤管喷嘴,17为洗涤管,18为填料,19为塔盘。
具体实施方式
本实用新型中,对撞流喷嘴以外螺纹形式对称固定在对撞流液体分布管上,脱硫循环液是在喷嘴处高速喷出产生剧烈碰撞,形成泡沫区,实现同时降温除尘脱硫功能。脱硫塔内泡沫区形成是通过液一液横向对撞实现,形成的稳定厚度的泡沫层,对于上升的烟气阻力较小,可以大大降低脱硫塔的高度,减少投资。
本实用新型气液错流接触装置用于烟气脱硫时工艺流程如图1所示,气液错流接触塔进行烟气脱脱硫除尘,排出的脱硫液进行氧化降COD,然后脱除固体物后排放。
烟气经进气管1通过塔底的气体分布器分散后自塔底上升,脱硫液经循环泵6泵入塔上方的三层对撞流喷淋管,从喷淋管上的对撞流喷嘴3喷出,发生对撞形成泡沫区,上升的烟气经一级对撞降温除尘后,在二级、三级泡沫区内进行传质、接触反应脱出SO2等污染物,夹带水雾的净化气经高效圆筒除雾器7除雾后由塔顶出气口2达标排放;除尘脱硫后的吸收液靠重力落入塔底的持液槽循环利用,在正常运行过程中,控制脱硫循环液pH值6~7,当脱硫液的pH值低于4时自动补充新鲜碱液,随着脱硫液中悬浮物SS和SO4 2-浓度达到一定值后排液到氧化塔进行氧化降COD,氧化后空气经催化氧化塔顶排气管与脱硫塔顶排气一起排放,氧化后脱硫液经旋流分离器进行固液分离后,液体达标排放,固体填埋或另作处理。
下面结合实例进一步阐明本实用新型装置用于烟气脱硫时的效果,但并不限于本发明的保护范围。
实施例
催化裂化再生装置排放的烟气,采用图1所示的系统进行脱硫除尘。实施例以NaOH溶液为吸收剂,吸收液是pH值控制为6~7,液气比为4L/Nm3,当吸收液pH值低于4时补充适量碱。其烟气除尘脱硫效果见表1、表2。在正常工况下烟气SO2浓度为3000~4000mg/m3,粉尘浓度200~500mg/m3,烟气量2000m3/h。在整个过程中,脱硫塔出口的SO2浓度小于150mg/m3以下,粉尘浓度小于50mg/m3以下,SO2去除率在98%以上,粉尘去除率在90%以上。
表1烟气脱硫的粉尘去除效果
表2烟气脱硫的SO2去除效果
Figure BSA00000305659600061

Claims (10)

1.一种气液错流接触装置,其特征在于:包括塔体和塔体内的气液错流接触区,气液错流接触区下部设置进气分布器,塔顶设置气体出口,气体出口下部设置除雾器,塔底设置持液槽,气液错流接触区的塔体内侧设置吸收液喷嘴,吸收液喷嘴水平设置,吸收液喷嘴在塔体内侧一周均匀设置,吸收液喷嘴在不同的高度设置一层或多层。
2.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:吸收液喷嘴在不同的高度设置2~5层。
3.按照权利要求2所述的装置,其特征在于:每两层吸收液喷嘴之间的垂直距离为0.5~2m。
4.按照权利要求2或3所述的装置,其特征在于:相邻吸收液喷嘴间的水平距离为10~200mm。
5.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:吸收液喷嘴固定设置在吸收液分布管上,吸收液分布管沿塔体内壁设置一周,在垂直方向上设置一层或多层。
6.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:吸收液喷嘴使用具有耐腐蚀、耐磨蚀的材料制成。
7.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:进气分布器是支管结构,支管上开有适宜数量、尺寸的开孔。
8.按照权利要求7所述的装置,其特征在于:进气分布器的开孔的方向向下。
9.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:除雾器采用圆筒形除雾器,圆筒形除雾器由外筒、内筒、填料、盖板、塔盘及洗涤管构成。
10.按照权利要求9所述的装置,其特征在于:除雾器的外筒和内筒采用筛网、约翰逊网或孔板;填料为θ环、矩鞍环和多孔球填料;盖板与外筒和内筒上端连接,塔盘外沿与筒体间密封焊,塔盘内沿与外筒和内筒下端连接,洗涤管由接管和喷嘴构成,设置在内筒中心。
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