CZ265099A3 - Způsob a zařízení pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny - Google Patents

Abstract

Způsob zpracování desulfurační absorpční kapaliny po kontaktu plyn - kapalina se spalinami, obsahujícímijemné částice nespáleného uhlíku ajiných materiálů zahrnuje kroky uvádění plynu do absorpční kapaliny, obsahujícíjemné částice, čímž vznikají plynové bubliny, takže dochází k přilnutíjemných částic napovrch plynových bublin avzniká pěnová fáze, obsahující plynové bubliny, a rozrušení pěnové fáze za vzniku kapaliny obsahujícíjemné částice. Zařízení na zpracování desulfurační absorpční kapaliny obsahuje pracovní nádrž /1/ pro skladování absorpční kapaliny obsahujícíjemné částice s otvorem/2/ pro přívod absorpční kapaliny a otvorem/4/ pro přívod plynu do absorpční kapaliny. Dále nádrž/16/ přilehající k pracovní nádrži /1/ na rozrušení pěny se vstupnímpotrubím/10/ pěny pro spojení pracovní nádrže/1/ s nádrží /16/ azabudovanýmprostředkem/11/ pro rozrušení pěny.

Description

MEyOBA A ZAŘÍZENÍ PRO ZPRACOVÁNÍ DESULFURAČNÍ ABSORPČNÍ KAPALINY

Oblast techniky

Tento vynález se vztahuje k technice separace a odstranění jemných částic nespáleného uhlíku a jiných materiálů přítomných v desulfurační absorpční kapalině po kontaktu plyn - kapalina ve vlhkém desulfurátoru spalin pro odstranění oxidů síry ze spalin z kotlů apod.

Dosavadní stav techniky

Ve vlhkém desulfurátoru spalin, jsou spaliny čištěny kontaktem plyn - kapalina s absorpční kapalinou obsahující vápenec apod., takže ze spalin jsou odstraněny oxidy síry (SO_X) a jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů. Jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, které přešly ze spalin do absorpční kapaliny, zůstávají ve vedlejším produktu (například v sádře), kde jsou odděleny z absorpční kapaliny a v důsledku zabarvení snižují čistotu a kvalitu.

Pro snížení obsahu nečistot (například jemných částic nespáleného uhlíku a jiných materiálů) v sádře, získané jako vedlejší produkt, na méně než specifikovanou hodnotu je běžnou praxí koncentrovat sádru přítomnou v absorpční kapalině, obsahující absorbované oxidy síry (SO_X), pomocí kapalinového cyklonu a tím relativně redukovat obsah nespáleného uhlíku. Protože se však nespálený uhlík chová v podstatě stejně jako absorpční kapalina, existuje limit pro redukci obsahu nespáleného uhlíku pomocí kapalinového cyklonu. Například, je-li dokonce dosaženo požadavků na čistotu sádry, je nevyhnutelné zhoršení vzhledu zabarvením sádry.

Sádra získaná jako vedlejší produkt při vlhké desulfuraci spalin způsobuje problémy, jako je snížení její ceny a omezené použití v důsledku zabarvení způsobeného nečistotami obsahujícími jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů.

Cílem předmětného vynálezu je poskytnout metodu a zařízení pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny, která umožňuje účinné odstranění jemných částic nespáleného uhlíku a jiných materiálů z desulfurační absorpční kapaliny před separací vedlejších produktů, takže může být z desulfurační absorpční kapaliny separován a získán vedlejší produkt (například sádra) s nízkým zabarvením.

Podstata vynálezu

Podle předmětného vynálezu je poskytována metoda pro zpracování desulfurační 10 kapaliny po kontaktu kapalina - plyn se spalinami, obsahujícími jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, která zahrnuje kroky zavádění plynu do absorpční kapaliny, obsahující jemné částice a tím produkující plynové bubliny, čímž dochází k přilnutí jemných částic k povrchu plynových bublin a vzniku pěnové fáze obsahující bubliny plynu a rozrušení pěnové fáze za vzniku kapaliny obsahující jemné částice.

Plyn je přednostně uváděn do absorpční kapaliny při rychlosti toku 50 až 300 m³N/h-m² na jednotku průřezu plochy absorpční kapaliny.

Podle předmětného vynálezu je také poskytována aparatura pro zpracování desulfurační kapaliny po kontaktu plyn - kapalina se spalinami, obsahujícími jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, která obsahuje pracovní nádrž pro skladování absorpční kapaliny obsahující jemné částice, přičemž pracovní nádrž obsahuje vstup kapaliny pro uvádění absorpční kapaliny do pracovní nádrže a vstup plynu pro uvádění plynu do pracovní nádrže, čímž vznikají bubliny za vzniku pěnové fáze obsahující plynové bubliny v pracovní nádrži; nádrž na rozrušování pěny, která přiléhá k pracovní nádrži; a potrubí pro přivádění pěny spojující pracovní nádrž s nádrží na rozrušování pěny, konstruované pro přenos kapalin; a prostředek pro rozrušování pěnové fáze, která prošla vstupním potrubím za vzniku kapaliny obsahující jemné částice.

Velké množství aparátů pro zpracování výše popsané desulfurační absorpční kapaliny může být instalováno v následných stupních a tyto aparáty mohou být spojeny dopravními prostředky pro přenos kapaliny obsahující jemné částice v předcházejícím kroku do vstupu absorpční kapaliny do aparátu v následujícím kroku.

• · • · · · I ······

Ve výše uvedeném aparátu pro zpracování desulfurační kapaliny může mít pracovní nádrž výstupní otvor pro odvádění absorpční kapaliny skladované v pracovní nádrži a výše uvedený aparát může být vybaven prostředkem pro navracení části absorpční kapaliny odebrané z výstupního otvoru, společně s plynem, do pracovního tanku přes otvor pro uvádění plynu.

Velké množství výše popsaných aparátů pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny může být instalováno v následných krocích, tyto aparáty mohou být spojeny přívodními prostředky pro přepravu absorpční kapaliny, odvedené z výstupního otvoru pracovní nádrže aparátu na předchozím stupni, kromě podílu vráceného do pracovní nádrže, do přívodního otvoru aparátu na následujícím stupni.

Podle metody předmětného vynálezu jsou jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů odstraněny z desulfurační absorpční kapaliny, obsahující takovéto jemné částice jako výsledek kontaktu plyn - kapalina se spalinami, takže vedlejší produkt (například sádra) získaný separací tuhé látky od kapaliny z desulfurační absorpční kapaliny má vysokou čistotu a vykazuje nízké zabarvení.

Navíc, je-li použit pracovní aparát podle předmětného vynálezu, může být získána sádra s vysokou čistotou dokonce při vypuštění elektrostatického odlučovače.

Přehled obrázků na výkresech

Obr. 1 je schematický pohled ilustrující aparát pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve schodě s provedením předmětného vynálezu;

Obr. 2 je schematický pohled ilustrující aparát pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve shodě s dalším provedením předmětného vynálezu;

Obr. 3 je průřez ilustrující příklad směšovače použitého v aparátu pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve shodě s předmětným vynálezem;

Obr. 4 je proudový diagram ilustrující příklad provozu desulfurace spalin, zahrnující aparát pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve shodě s předmětným vynálezem;

• * ·· ·· • * · · · · · • · · · · · · • · ·· ··· · · · • · · « · ► · · · · · ♦

Obr. 5 je proudový diagram ilustrující další příklad provozu desulfurace spalin, zahrnující velké množství aparátů pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve sodě s předmětným vynálezem;

Obr. 6 je proudový diagram ilustrující další příklad provozu desulfurace spalin, 5 zahrnující velké množství aparátů pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve schodě s předmětným vynálezem;

Obr. 7 je graf ukazující vztah mezi rychlostí toku plynu uváděného do pracovní nádrže a stupněm odstranění nespáleného uhlíku;

Obr. 8 je proudový diagram ilustrující další příklady provozu desulfurace plynu, 10 zahrnující velké množství aparátů pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny ve shodě s předmětným vynálezem ; a

Obr. 9 je proudový diagram ilustrující konvenční provoz desulfurace plynu.

Detailní popis preferovaných provedení

Spaliny, produkované v uhlí spalujících kotlích, kotlích spalujících olej apod., obsahují přibližně 100 - 1000 ppm oxidů síry (SO_X). Aby se odstranily oxidy síry z takovýchto spalin, jsou tyto spaliny uváděny do kontaktu plyn - kapalina s absorpční kapalinou v mokrém desulfurátoru spalin. Oxidy síry reagují s absorpční kapalinou, je-li to nezbytné, za oxidačních podmínek vytvořených kontaktem se vzduchem, takže vzniká vedlejší produkt jako je sádra. Tento vedlejší produkt je získáván separací tuhá látka kapalina apod.

Jako absorpční kapaliny může být použito vápencové suspenze (například suspenze uhličitanu vápenatého, hydroxidu vápenatého nebo oxidu vápenatého), suspenze hydroxidu hořečnatého, vodného roztoku hydroxidu sodného, vodného roztoku siřičitanu sodného, vodného roztoku bazického síranu hlinitého, zředěné kyseliny sírové, vodného amoniaku apod.

999

9 • ···· • 9 • 99 9 9

999

9

Vedlejší produkty představují podle typu absorpční kapaliny sádru (síran vápenatý), síran sodný, siřičitan hořečnatý, síran hořečnatý, síran amonný apod.

Mokrý desulfurační proces, využívající vápencovou suspenzi, je vysvětlen jako příklad. Nejprve jsou spaliny z kotle spalujícího olej uvedeny do kontaktu plyn - kapalina s absorpční kapalinou, obsahující vápencovou suspenzi o koncentraci 10-30 hmotn. %. Oxidy síry reagují s absorpční kapalinou a jsou dále oxidovány vzduchem na sádru. Sádra se sráží z absorpční kapaliny za vzniku suspenze s koncentrací sádry 10-30 hmotn. % Vedle sádry obsahuje tato suspenze (nebo desulfurační absorpční kapalina) černý nespálený uhlík v množství od několika stovek do několika tisíc miligramů na litr a rozpustné soli, jako je síran amonný. Aparáty na odstranění tohoto nespáleného uhlíku apod. z desulfurační absorpční kapaliny jsou detailněji popsány níže.

Obr. 1 ilustruje aparát pro zpracování desufurační absorpční kapaliny ve shodě s předmětným vynálezem. Na obr. 1 je desulfurační absorpční kapalina A, vedená potrubím 2, uvedena do pracovní nádrže 1 přívodním otvorem absorpční kapaliny 19 a je skladována v pracovní nádrži 1 jako kapalina B. Výška hladiny skladované kapaliny B v pracovní nádrži 1 je regulována řízením rychlosti toku desulfurační kapaliny, tekoucí přes odvodní potrubí 6, pomocí regulačního ventilu 15 řízeného regulátorem 14 v odpovědi na hodnoty detekované detektorem úrovně 13. V tomto případě je množství absorpční kapaliny, odcházející odvodním potrubím 6, přednostně regulováno v odpovědi na množství oxidů síry odstraněných v mokrém desulfurátoru.

Na druhé straně je plyn C přiváděn do pracovní nádrže 1 přívodním otvorem 4 na pozici nižší než je přívodní otvor potrubí 2. Jako plyn C může být použit vzduch, dusík apod. Ve skladované kapalině B produkuje plyn C vzduchové bubliny, které se pohybují nahoru. Během pohybu vzduchových bublin přes skladovanou kapalinu B jsou jemné částice nespáleného uhlíku a další materiály ve skladované kapalině B shromážděny kolem bublin plynu, aby je stabilizovaly, a pohybují se nahoru společně s bublinami plynu. Tak vzniká v prostoru pracovní nádrže 1 nad povrchem skladované kapaliny B pěnová fáze D, obsahující plynové bubliny

Pěnová fáze D, obsahující jemné částice nespáleného uhlíku a dalších materiálů, prochází přívodním potrubím pěny 10 a teče do nádrže pro rozrušení pěny 16, separované

999 flflfl • flfl · · flfl

9 9 9 9 9 9

9 9 · · flfl • 999999 9 9 fl

9 9 9 9 9

9999 9 99 99 separátorem 9, a je rozrušena prostředkem na rozrušování pěny 11, zahrnujícím talíř pro rozrušení pěny apod. Tak je pěnová fáze D separována na kapalinu (nebo rozrušenou pěnovou kapalinu) E, obsahující jemné částice nespáleného uhlíku a další materiály, a odvodní plyn F. Rozrušená pěnová kapalina E je akumulována na dně nádrže pro rozrušování pěny 16 a je odváděna ze systému přepadovým potrubím 12. Odvodní plyn F, vznikající rozrušením pěny, je odváděn výpustí plynu 17 umístěnou na vrcholu nádrže pro rozrušení pěny 16. Tento odvodní plyn F může být použit jako plyn C a uváděn do pracovní nádrže 1.

Na obr. 1 je nádrž na rozrušení pěny 16 instalována nad pracovní nádrží 1. Ale protože je požadováno odstraňovat pěnovou fázi D z pracovní nádrže lak jejímu rozrušení dochází před tím než pěnová fáze D dosáhne volné výšky nádrže a rozrušuje se spontánně, může být nádrž na rozrušování pěny 16 instalována tak, aby přiléhala ke stěně pracovní nádrže 1.

Na obr. 1 má pracovní nádrž 1 pouze jeden přívodní otvor plynu 4, ale může jich mít i velké množství.

Na obr. 1 je přívodní otvor plynu 4 umístěn nad výstupním otvorem absorpční kapaliny 18. To má výhodu vtom, že plynové bubliny nejsou nasávány do výstupního otvoru absorpční kapaliny. Nedochází-li však k žádným podobným problémům, přívodní otvor plynu 4 může být umístěn pod výstupním otvorem absorpční kapaliny nebo na dně pracovní nádrže 1.

Kromě talíře na rozrušování pěny může být užitečným příkladem prostředku na rozrušování pěny oběžné kolo, proud vody, proud plynu, teplo, rozstřikování protipěnových činidel, ozařování ultrazvukem a elektrický výboj.

Obsahuj e-li prostředek na rozrušování pěny 11 talíř na rozrušování pěny, průměr 25 přívodního potrubí pěny 10a rychlost uvádění plynu C mohou být vhodně nastaveny tak, že pěnová fáze D silně tryská z přívodního potrubí pěny 10 a naráží na prostředek na rozrušování pěny (nebo talíř na rozrušování pěny) 11. V tomto případě je vzdálenost mezi přívodním potrubím pěny 10 a prostředkem na rozrušování pěny (nebo talířem na rozrušování pěny ) 11 vhodně stanovena, přičemž se bere do úvahy typ desulfurační • 4 • 4 · • · 4 • · · • 4 4 4 4 • 4

4 4 · • · 4 4 • 4 4 • 4 4 4 • · · • · · · • 4 44

44 • 4 4 4

4 4 4

444 444

4

44 absorpční kapaliny, průměr plynových bublin, rychlost pohybu plynových bublin apod. Talíř na rozrušení pěny může být pohyblivý, takže může být nastaven do optimální polohy.

Mezi nádrž 1 a nádrž na rozrušování pěny 16 může být instalován velký počet přívodních potrubí plynu 10.

Předmětný vynálezce zjistil, že pokud je pěnová fáze ponechána růst do její volné výšky a horní část pěnové fáze je separována a zpracována, spontánním rozrušováním pěny vzniká kapalina, která je těžší než pěna, klesá přes pěnovou fázi a stéká do skladované kapaliny B. Během tohoto procesu způsobuje kapalina z rozrušené pěny pohyb jemných částic nespáleného uhlíku a jiných materiálů směrem dolů.

Je proto žádoucí rozrušit pěnovou fázi vhodným prostředkem pro rozrušování pěny před tím, než dojde k jejímu spontánnímu rozrušování. Tak jsou jemné částice, zachycené plynovými bublinami v pěnové fázi, které stoupají ve formě pístového toku a mohou být získány aniž by bylo umožněno většině z těchto části se pohybovat dolů přes pěnovou fázi.

V aparátu pro zpracování absorpční kapaliny z mokré desulfurace ve shodě s předmětným vynálezem může být absorpční kapalina, odvedená z odvodního otvoru absorpční kapaliny 18 a tekoucí odvodním potrubím 6, tlakována cirkulační pumpou 3, aby se vrátila část absorpční kapaliny do pracovní nádrže 1 vratným potrubím 5, jak je ilustrováno na obr. 2. Navíc během vracení může být do absorpční kapaliny přiváděn plyn pomocí mixéru 8. V tomto případě je absorpční kapalina, obsahující plynové bubliny, uváděna do pracovní nádrže 1 otvorem přívodu plynu 4. V mixéru 8 je vracející se absorpční kapalina smíchána s plynem C, přiváděným potrubím 7. Další části aparátu znázorněného na obr. 2 jsou stejné jako části aparátu znázorněné na obr. 1, včetně označení.

V tomto provedení může mít mixér 8 jakoukoli strukturu, která umožňuje smíchání plynu C s cirkulující kapalinou a tvorbu adekvátního množství plynových bublin s vhodným průměrem. Specifickým příkladem je pouhá kombinace trubek, disperzní talíř připojený ke konci plynového potrubí 7 a mixér se spirálním pásem nebo míchací lopatky. Při uvážení typu desulfurační absorpční kapaliny, koncentrace a teploty suspenze, průměru částice tuhé hmoty, možnosti zahlcování apod. může být použit jakýkoli vhodný typ mixéru.

φφ · φ · φ φ φ · φ φ φ φ φ φφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φφ Φ· φφ φφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φφφ φ φ · φ φ φφ φφ

Příklad mixéru 8 je ilustrován na obr. 3. Na obr. 3 se plynové potrubí 7 pro přivádění plynu C projektováno do zpětného potrubí 5, kterým proudí absorpční kapalina takovým způsobem, že její konec je blízko středu příčného řezu zpětné trubky 5. V mixéru 8 je uváděný plyn C rozdělen na velice jemné bubliny pomocí cirkulační kapaliny (nebo absorpční kapaliny), řízené cirkulační pumpou 3 a dispergován do skladované kapaliny B v pracovní nádrži 1. Je-li zpětné potrubí 5 projektováno do pracovní nádrže takovým způsobem, že konec zpětné trubky 5 se blíží středu pracovní nádrže 1, plynové bubliny mohou být uváděny do pracovní nádrže rovnoměrně.

Obrázek 4 ilustruje provoz pro mokrou desulfuraci spalin, používající suspenzi vápence.

Spaliny 21 jsou od kotle spalujícího olej uváděny do mokrého desulfurátoru spalin 22, kde jsou spaliny uvedeny do kontaktu se suspenzí vápence dopravované potrubím 24 pomocí cirkulační pumpy 23 a nastřikované tryskou 25, takže oxidy síry (SO_X) jsou absorbovány do suspenze vápence a tím odstraněny ze spalin. Takto zpracované spaliny jsou potom odváděny j ako vyčištěný plyn 26.

Nádrž 27 absorpční věže je vybavena kropítkem s rotační paží 29 pro účinné uvádění vzduchu 28 do desulfurační absorpční kapaliny 30 ve formě jemných vzduchových bublin. Desulfurační absorpční kapalina 30, poté co absorbovala SO_Xj přichází do kontaktu se vzduchem 28 a tím se oxiduje na sádru. Tato sádra se sráží z desulfurační absorpční kapaliny 30, která postupně vytváří suspenzi s koncentrací sádry 10-30 hmotn. %.

Desulfurační absorpční kapalina je odvedena z nádrže 27 potrubím 31, prochází pumpou 32 a je přivedena do aparátu 33 pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny. Rozrušená kapalina z pěny, vzniklá v nádrži pro rozrušování pěny pracovního aparátu 33, je odvedena přepadovým potrubím 34, odcházející plyn je veden potrubím 35 a vypuštěn ze systému společně s čistým plynem 26 z mokrého desulfurátoru spalin 22.

Desulfurační absorpční kapalina, odvedená z pracovního aparátu 33, kromě části vrácené do pracovního aparátu 33, je vedena do separátoru tuhé látky a kapaliny potrubím a separována na sádru 38 a filtrát 39. Separovaná sádra 38 je efektivně využita pro výrobu sádrových desek.

9 « 9 9

9 9

999· 9

9

9999 9

9 9 9

9 9 9 • 9 9 9

9 9 9 • 4 9 9

99 • 9 9 9 • 9 9 9

999 999

9

99

Na druhé straně filtrát 39 prochází pumpou 40 a jeho část je dopravena do systému zpracování odpadní vody (není ukázán) vedením 41. Zbytek je veden vedením 42 a dodáván do suspenze 43, obsahující vápenec jako absorbent pro SO₂. Odděleně je průmyslová voda 44 a vápenec 45 dodáván k suspenzi 43. Suspenze 43 je dopravována vedením 47 pomocí pumpy 46 a přiváděna do mokrého desulfurátoru spalin 22.

Kapalina z rozrušení pěny, odváděná z pracovního aparátu 33 přepadovým potrubím 34, obsahuje přibližně 30 - 50 hmotn. % sádry vedle jemných částic nespáleného uhlíku a jiných materiálů. Aby byla získána sádra přítomná v kapalině z rozrušené pěny a navíc zvýšena koncentrace jemných částic nespáleného uhlíku a dalších materiálů a tím uskutečněna účinná a ekonomická separace těchto jemných částic, může být instalováno velké množství pracovních aparátů jak je ilustrováno na obr. 5. Na obr. 5 je kapalina z rozrušené pěny, obsahující sádru a jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, dopravována přetokovým potrubím 34 pomocí pumpy 48 a uváděna opět do pracovního aparátu 33’ podobného pracovnímu aparátu 33. Tak je vní přítomná sádra separována a získána zpět.

V provozu ilustrovaném na obr. 4 může být pracovní aparát, podobný aparátu 33 pro desulfuraci absorpční kapaliny, instalován doprostřed potrubí 36, aby se dále zvýšil stupeň odstranění jemných částic nespáleného uhlíku a dalších materiálů. Například provoz A ilustrovaný na obr. 6 je stejný jako provoz ilustrovaný na obr. 5, kromě toho, že pracovní aparát 33” pro desulfuraci absorpční kapaliny je přidán doprostřed potrubí 36.

Předmětný vynález je specifičtěji vysvětlen s odkazem na následující příklady. Tyto příklady ale nejsou konstruovány, aby limitovaly rozsah předmětného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Experiment byl uskutečněn při použití pracovního aparátu znázorněného na obr. 2.

Nádrž na rozrušení pěny 16 s výškou 1 m byla instalována nad pracovní nádrží 1 30 s průměrem 30 cm a výškou 2 m a separátor 9 byl vložen mezi pracovní nádrž 1 a nádrž • ta · • ♦ · • ta · • ta · tata • ta • ta·· · • · · · • ta ta· • ·· · • ·· · ·· ·· ·· ·· ta · · · • ·· ta • · · · · · • ta • · ·· pro rozrušení pěny 16. Potrubí přívodu pěny 10 s vnitřním průměrem 2,5 cm a délkou 30 cm bylo připojeno k separátoru 9 a prostředek pro rozrušení pěny (nebo talíř pro rozrušení pěny ) 11 s průměrem 10 byl umístěn 2,5 cm nad horním koncem přívodního potrubí pěny

10. Přívodní potrubí 2 s vnitřním průměrem 1,5 cm byl připojen k pracovní nádrži 1 v pozici 1 m nad jeho dnem. Odvodní potrubí 6 s vnitřním průměrem 2,5 cm bylo připojeno k pracovní nádrži 1, 20 cm nad jejím dnem. Cirkulační pumpa 3 byla připojena k odvodnímu potrubí 6 a vratné potrubí s vnitřním průměrem 2,5 bylo instalováno za cirkulační pumpou 3. Mixér 8 byl vytvořen vložením plynového potrubí 7 s vnitřním průměrem 1,5 cm přes stěnu zpětného potrubí 5 tak, aby jeho konec byl blízko středu zpětného potrubí 5.

Při použití aparátu, konstruovaného podle výše popsaných specifikací, byl experiment proveden za následujících podmínek.

(1) Desulfurační absorpční kapalina A: Absorpční kapalina, získaná na výstupu z mokré desulfurační věže (například suspenze obsahující přibližně 400 mg na litr nespáleného uhlíku, rozpustnou sůl (např. síran amonný) s obsahem přibližně 30 g na litr a sádru o koncentraci přibližně 20 hmotn. %).

o (2) Přívodní rychlost absorpční kapaliny A: 1 m /h.

(3) Objem skladované kapaliny B: 0,105 m³ (s hloubkou 1,5 m).

(4) Sací rychlost cirkulační pumpy 3: 8 -10 m /h.

(5) Rychlost toku plynu C (vzduch): 10-14 m³/h.

Zatímco regulační ventil 15 byl řízen podle dopředu nastavené hodnoty řídícího článku 14, takže hloubka absorpční kapaliny v pracovní nádrži 1 mohla být držena konstatní, absorpční kapalina byla odváděna z odvodního otvoru absorpční kapaliny 18.

Prostor mezi povrchem skladované kapaliny B a separátorem 9 byl naplněn pěnovou fází D a proud pěny, tryskající ze vstupního potrubí pěny 10, narážel silně na talíř pro rozrážení pěny 11. Kapalina vzniklá rozrušením pěny E se akumulovala na dně nádrže pro rozrušení pěny 16 do výšky přibližně 5 cm a přepadávala přepadovým potrubím 12 při rychlosti toku 0,3 m³/h. Tato kapalina z rozrušené pěny E obsahovala nespálený uhlík v množství přibližně 12 000 10 φφ φ φ φ φ φφφ φ φφφφφ φ · φφφφ φ • φ φ φ φ • φ φ φ φ φ φφ φφ φφ φ φ φ φ φ φ φ φ φφφ φφφ φ φ φφ φφ

OOO mg na litr.

Výsledkem byla redukce obsahu nespáleného uhlíku v absorpční kapalině, odcházející odvodním potrubím 6, na přibližně 1-5 mg na litr.

Použitím separátoru (nebo centrifugového separátoru) byla sádra získaná z absorpční kapaliny odvedena odvodním potrubím 6. Takto získaná sádra obsahovala 0,23 mg síranu amonného a 0,01 mg nespáleného uhlíku na gram sádry a byla vysoce bílá.

Příklad 2

Experiment byl proveden při použití provozu znázorněného na obr. 5. První stupeň pracovního aparátu 33, zahrnutého v provozu na obr. 5, měl stejný pracovní aparát jako byl použit v předchozím Příkladě 1.

Kapalina, odcházející z rozrušené pěny z prvního stupně pracovního aparátu 33 přetokovým potrubí 34, byla přiváděna do druhého stupně pracovního aparátu 33’. Velikost tohoto aparátu druhého stupně 33’ byla menší než aparátu 33 v prvním stupni. To znamená, že v aparátu 33’ ve druhém stupni měla pracovní nádrž průměr 15 cm a výšku 2 m, nádrž na rozrušení pěny měla výšku 1 m a byla instalována nad pracovní nádrží 1, separátor byl vložen mezi pracovní nádrž a nádrž pro rozrušení pěny. Přívodní potrubí pěny s vnitřním průměrem 1,5 cm a délkou 30 cm bylo připojeno na separátor, talíř na rozrušení pěny s průměrem 5 cm byl umístěn nad horním koncem potrubí vstupu pěny. V dalších ohledech byla konstrukce druhého stupně pracovního aparátu stejná jako u prvního stupně pracovního aparátu.

Při použití aparátu, konstruovaného podle výše uvedených specifikací, byl experiment proveden za následujících podmínek.

(1) Desulfurační absorpční kapalina A: Absorpční kapalina, získaná na výstupu z mokré desulfurační věže.

(a) Obsah nespáleného uhlíku: 1 350 g/1.

(b) Koncentrace sádry: 20 hmotn. %

44 • 4 4 4

4 4 4

444 444

4

4 4 4

4 · • 4 4

4 4 ·»Μ

4 • 4 ··

4 4 4

4 4» • 4 4 4 4 • 4 4 4

44 (c) Obsah rozpustné soli (např. síranu amonného): 0,5 mol/1 vyjádřeno v hodnotách iontové síly.

(Poznámka) Iontová sílaje definována následující rovnicí:

I = (1/2) x (ΣΟίΖί²) kde I je iontová síla (mol/1), Čije koncentrace iontu i (mol/1), Žije valenční číslo iontu i.

(2) Aparatura prvního stupně zpracování (a) Přívodní rychlost desulíurační absorpční kapaliny: 1 m³/h o

(b) Objem skladované kapaliny: 0,105 m (s hloubkou 1,5 m).

(c) Sací rychlost cirkulační pumpy: 10 m /h.

(d) Rychlost toku plynu (vzduch): 12 m³N/h (170 m³N/h-m²).

(e) Rychlost toku absorpční kapaliny přiváděné do separátoru tuhá látka -. kapalina: 0,9 m³/h.

o (f) Rychlost přepadu z nádrže rozrušování pěny: 0,1 m /h.

(3) Aparatura druhého stupně zpracování (a) Přívodní rychlost desulíurační absorpční kapaliny: 0,1m Zh o

(b) Objem skladované kapaliny: 0,026 m (s hloubkou 1,5 m).

o (c) Sací rychlost cirkulační pumpy: 0,5 m /h.

(d) Rychlost toku plynu (vzduch): 3 m³N/h (170 m³N/h-m²).

(e) Rychlost toku absorpční kapaliny přiváděné do separátoru tuhá látka - kapalina:

0,09 m³/h.

(f) Rychlost přepadu z nádrže rozrušování pěny: 0,01 m /h.

Tímto experimentem bylo zjištěno, že zatímco koncentrace nespáleného uhlíku 25 v desulíurační absorpční kapalině, přiváděná do aparátu prvního stupně, byla 1 350 mg/1, byla koncentrace nespáleného uhlíku v desulíurační absorpční kapalině, přiváděná do separátoru tuhá látka - kapalina, redukována na 13,5 mg/1. Bylo tak potvrzeno, že nespálený uhlík byl efektivně odstraněn. Kapalina, odváděná z nádrže na rozrušení pěny, obsahovala 13,4 g/1 nespáleného uhlíku a 21,2 g/1 sádry.

9 • «9 • · 9

999* 9

9

9 9» · ·· 99

9 9 9

9 9 9 • 9 9 9

9 · » »9

99 t 9 9 9 • 9 9 9

9·9 «99

9

99

Byla-li kapalina odváděná z nádrže na rozrušení pěny uváděna do aparátu druhého stupně a zde zpracována, kapalina odváděná z nádrže na rozrušení pěny druhého stupně obsahovala 132,8 g/1 nespáleného uhlíku a 2,2 g/1 sádry. Ve srovnání s kapalinou odváděnou z nádrže na rozrušení pěny v aparátu prvního stupně měla kapalina, odcházející z rozrušené pěny odcházející z aparátu druhého stupně, nižší obsah sádry a vyšší obsah nespáleného uhlíku. Navíc bylo dosaženo ekonomičtější likvidace odpadu, protože se snížil objem kapaliny z rozrušené pěny.

Použitím separátoru tuhé hmoty a kapaliny (nebo centrifugového separátoru) byla získána z desulfuraění absorpční kapaliny sádra odváděná z aparátu v prvním stupni. Tato sádra měla obsah nespáleného uhlíku 0,02 mg/g a vykazovala vysokou bělost.

Příklad 3

Experiment byl uskutečněn při použití provozu znázorněného na obr. 4.

Desulfuraění absorpční kapalina, obsahující částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, byla zpracována s použitím pracovního aparátu podobného prvnímu stupni pracovního aparátu použitého v Příkladu 2.

(1) Desulfuraění absorpční kapalina A: Absorpční kapalina získaná na výstupu z mokré desulfuraění věže.

(a) Obsah nespáleného uhlíku: 2,1 g/1.

(b) Koncentrace sádry: 21 hmot.% (suspenze).

(c) Obsah rozpustné soli (např. síranu amonného): 0,1 -1,5 mol/1 vyjádřeno v hodnotách iontové síly (rozdílné podmínky).

(Poznámka) Iontová sílaje definována následující rovnicí:

I = (1/2) x (ZCiZi²) kde I je iontová síla (mol/1), Ci je koncentrace iontu i (mol/1), Zi je valenční číslo iontu i.

-Ί (2) Přívodní rychlost desulfuraění absorpční kapaliny” 1 m /h (3) Objem skladované kapaliny: 0,105 m³ (s hloubkou 1,5 m).

• « • 9 9 9 9 » 99·· ·· 9* «· «« • ••4 · · · » • · ·· · · · · · · · · 9 «· 9 · 9 ·

9 9 9 9 · ·· «· 99 99 (4) Sací rychlost cirkulační pumpy: 10 m³/h.

(5) Rychlost toku plynu (vzduch): 1,5-25 m³N/h (proměnné podmínky)

Regulační ventil byl nařízen dopředu na stavenou hodnotou regulátoru tak, aby hloubka 5 desulfurační absorpční kapaliny v pracovní nádrži aparátu 33 mohla být držena na konstantní úrovni a zpracovaná kapalina byla odváděna odvodním potrubím.

Stupeň odstranění nespáleného uhlíku v desulfurační absorpční kapalině, odváděné z pracovní nádrže 33 a přiváděného do separátoru tuhá látka - kapalina, byl testován měřením iontové síly desulfurační absorpční kapaliny a použitím rychlosti toku plynu (vzduch) foukaného do pracovní nádrže jako parametru.

Bylo zjištěno, že stupeň odstranění nespáleného uhlíku se značně lišil v závislosti na rychlosti toku (v m³N/h) plynu foukaného do pracovního aparátu 33 (tj. rychlost toku plynu na jednotku průřezu plochy pracovní nádrže), jak je ukázáno na obr. 7. To indikuje, že existuje optimální rozsah operačních podmínek.

Konkrétně, aby se odstranil nespálený uhlík efektivně, je výhodné řídit pracovní aparát na rychlosti toku v rozsahu 50 - 300 m³N/h-m² a přednostně 100 - 250 m³N/h‘m². Jeli rychlost toku plynu nižší než 50 m³N/h-m², desulfurační absorpční kapalina vykazuje nízkou zpěnitelnost. Je-li rychlost toku plynu větší než 300 m³N/h-m², je větší podíl pěny rozrušen před odvedením vstupním potrubím pěny, což vede k nižšímu stupni odstranění j emných částic nespáleného uhlíku a j iných materiálů.

Testy byly provedeny s desulfuračními absorpčních kapalinami s iontovou silou v rozsahu 0,1 - 1,5 mol/1. Pokud není iontová síla nižší než 0,1 mol/1, desulfurační absorpční kapalina vykazuje dobrou zpěnitelnost. Podobně může být přímo použita desulfurační absorpční kapalina, získaná z mokrého desulfurátoru, pro odstranění SO2 ze spalin běžného kotle spalujícího olej apod. Není-li iontová síla desulfurační kapaliny dostatečná, může být její iontová síla zvýšena rozpustnou solí, jako je síran amonný.

Tak byla koncentrace nespáleného uhlíku v desulfurační kapalině, odváděné z pracovní nádrže pracovního aparátu 33, redukována na 10 - 20 mg/1. Použitím separátoru tuhá látka - kapalina (nebo centrifugového separátoru) 37, byla sádra 38 získána z absorpční kapaliny separací tuhá látka - kapalina. Takto získaná sádra měla vysokou bělost.

Příklad 4

Obr. 8 ilustruje příklad provozu pro desulfuraci spalin, ve kterém je instalován aparát podle předmětného vynálezu. Na obr. 8 jsou spaliny, odcházející z kotle spalujícího olej 101, uváděny do denitrifikátoru 103, kde je ze spalin odstraněn NO_X katalytickou redukcí plynným čpavkem (není ukázáno), který je do spalin nastřikován. Spaliny odcházející z denitrifikátoru 103 prochází předehřívačem vzduchu 102 kde dochází k výměně tepla se vzduchem vháněným do kotle 101 a teplo je potom zpětně získáno v jednotce zpětného získání tepla 104 instalované dále. Spaliny ochlazené v jednotce zpětného získání tepla 104 jsou uváděny do mokrého desulfurátoru 105, kde jsou odstraněny oxidy síry a prach (tj. nespálený uhlík a jiné materiály). Spaliny jsou poté ohřátý v ohřívači 106 a odvedeny do komína 107. Na druhé straně desulfurační absorpční kapalina, obsahující jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, je odváděna z mokrého desulfurátoru 105 pomocí pumpy 108 a je uváděna do prvního stupně pracovního aparátu 109 pro desulfurační absorpční kapalinu. Kapalina, odcházející z nádrže pro rozrušení pěny pracovního aparátu 109, je dále zpracována v aparátu druhého stupně 110. Desulfurační absorpční kapalina, ze které byl odstraněn nespálený uhlík, je uváděna do separátoru tuhá látka - kapalina 111, kde je separována na sádru 112 a filtrát 113.

Desulfurace spalin byla provedena při použití provozu znázorněného na obr. 8.

Testovací podmínky byly následující.

2 (1) Rychlost toku spalin od kotle spalujícího olej: 200 m N/h-m (2) Koncentrace SO_X ve spalinách: 1 500 ppm.

(3) NO_X koncentrace ve spalinách: 110 ppm.

(4) Obsah nespáleného uhlíku ve spalinách: 205 mg/m³N.

(5) Stupeň denitrifikace v denitrifikátoru: 90%.

(6) Stupeň desulfurace v mokrém desulfurátoru: 97%.

(7) Stupeň odstranění prachu v mokrém desulfurátoru: 95%.

• · φφφ φφφφ φφφ® φφφ φ φφφ · · φ · φ φφφφ φ φ φ φ φ φ φφφ φφφ φ φ φφφφ φφ φφφφ φ φφ φφ φφ φφ

Aby byl testován pracovní aparát podle předmětného vynálezu, byla část absorpční kapaliny odváděna z mokrého desulfurátoru. Odvedená kapalina měla obsah nespáleného uhlíku 3 400 mg/1 a obsah rozpustných solí 0,8 mol/1 vyjádřený v iontové síle. Zkušební aparatura použitá v tomto příkladě byla podobná aparatuře použité v Příkladu 1. Výsledkem experimentu bylo, že koncentrace nespáleného uhlíku v absorpční kapalině, přiváděné do aparátu prvního stupně pracovního aparátu, byla 3 400 mg/1, ale koncentrace nespáleného uhlíku v desulfurační absorpční kapalině, odváděné z pracovní nádrže, byla 32 mg/1. Navíc byla analyzována sádra, získaná pomocí separátoru tuhá látka kapalina. Tato sádra obsahovala 0,16 mg nespáleného uhlíku na gram sádry a měla vysokou bělost.

Kapalina z rozrušené pěny, přepadající z nádrže na rozrušování pěny v druhém stupni pracovního aparátu, měla obsah nespáleného uhlíku 320 g/1 a koncentraci sádry 5,5 g/1. Je zřejmé, že předmětný vynález není limitován na použití v systému znázorněném na obr. 8, ale může být použit například v systémech, ve kterých je vynechán jeden nebo více denitrifikátorů, jednotka znovunabytí tepla a ohřívač.

Obr. 9 ilustruje konvenční desulfurační provoz na zpracování spalin.

Spaliny, obsahující nespálený uhlík odcházející z kotle spalujícího olej 101, jsou uváděny do denitrifikátorů 103, kde je odstraněn NO_X pomocí katalytické redukce s plynným amoniakem (není ukázán) nastřikováným do spalin. Spaliny, odcházející z denitrifikátorů 103, prochází předehřívačem 102, kde dochází k výměně tepla se vzduchem vháněným do kotle 101 a teplo je znovuzískáno vjednotce zpětného získání tepla 114 instalovaným dále.

Spaliny, uváděné do elektrostatického odlučovače 114, obsahují obvykle několik stovek mg/m³N nespáleného uhlíku a více než 90% nespáleného uhlíku je odstraněno v elektrostatickém odlučovači 114. Výsledkem odstranění nespáleného uhlíku v elektrostatickém odlučovači 114 je redukce koncentrace prachu ve spalinách, odcházejících do komína 107, na dostatečně nízkou úroveň. Navíc je snížen obsah nespáleného uhlíku v sádře, vznikající jako vedlejší produkt v mokrém desulfurátoru 105, takže může být získána vysoce čistá sádra s vysokou čistotou. Spaliny, ze kterých byla odstraněna většina nespáleného uhlíku, jsou uváděny do mokrého desulfurátoru 105, kde je odstraněn SO_X přítomný ve spalinách absorpcí do vápencové suspenze, použité jakou absorpční kapalina, a současně vzniká sádra jako vedlejší produkt. Suspenze obsahující sádru je odvedena z desulfurátoru 105 pomocí pumpy 108 a uváděna do separátoru tuhá látka - kapalina 111, kde je získána sádra 112 separací tuhé látky od kapaliny. Vzniklý filtrát 113 j e použit j ako voda pro rozpouštění vápence.

Při konvenční mokré desulfuraci je nespálený uhlík přítomný v plynu odstraněn kolizí plynu s kapalinou. Zvláště v desulfurátorech typu kapalných kolon je odprašovací efekt lepší a proto může být koncentrace prachu v plynu odcházejícím z komína redukována na dostatečně nízkou úroveň, dokonce je-li vynechán elektrostatický odlučovač. Avšak není-li použit aparát podle předmětného vynálezu, obsah nespáleného uhlíku v absorpční kapalině mokrého desulfurátoru dosahuje několika tisíc miligramů na litr, takže získaná sádra bude mít nízkou bělost a čistotu. Naproti tomu, je-li použit aparát podle předmětného vynálezu, může být nejen vynechán elektrostatický odlučovač, ale je také získána vysoce čistá sádra.

Claims (6)

1. Způsob pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny po kontaktu plyn - kapalina se spalinami, obsahujícími jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů,

5 vyznačující se tím, že zahrnuje kroky uvádění plynu do absorpční kapaliny obsahující jemné částice, čímž vznikají plynové bubliny, takže dochází k přilnutí jemných částic na povrch plynových bublin a vzniká pěnová fáze, obsahující plynové bubliny; a rozrušení pěnové fáze za vzniku kapaliny obsahující jemné částice.

2. Způsob pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny podle nároku 1, vyznačující se

10 tím, že je plyn uváděn do absorpční kapaliny s rychlostí toku 50 - 300 m³N/h-m² na jednotku průřezu absorpční kapaliny.

3. Aparát na zpracování desulfurační absorpční kapaliny po kontaktu plyn - kapalina se spalinami obsahující jemné částice nespáleného uhlíku a jiných materiálů, vyznačující se tím, že obsahuje pracovní nádrž pro skladování absorpční kapaliny obsahující jemné

15 částice, pracovní nádrž s otvorem pro přívod absorpční kapaliny do pracovní nádrže a otvor pro přívod plynu do absorpční kapaliny skladované v pracovní nádrži, čímž v pracovní nádrži vznikají bubliny, vedoucí k tvorbě pěnové fáze obsahující plynové bubliny; nádrž na rozrušení pěny přiléhající k pracovní nádrži; vstupní potrubí pěny pro spojení pracovní nádrže s nádrží pro rozrušení pěny určené pro přenos kapalin;

20 prostředek pro rozrušení pěny umístěný v nádrži pro rozrušení pěny pro rozrušení pěny poté, co prošla přívodním potrubím pěny za vzniku kapaliny, obsahující jemné částice.

4. Aparát pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny podle nároku 3, vyznačující se tím, že je v něm instalováno velké množství uvedených aparátů pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny v následujících stupních, a uvedené aparáty jsou

25 spojeny přívodními prostředky pro přepravu kapaliny, obsahující jemné částice získané v předcházejícím stupni, do otvoru pro vstup absorpční kapaliny do následujícího stupně.

5. Aparát pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny podle nároku 3, vyznačující se tím, že pracovní nádrž má výstupní otvor pro odvod absorpční kapaliny skladované v

30 pracovní nádrži a uvedený aparát je vybaven prostředkem pro vracení části absorpční

• · • · · ► · · · · kapaliny, odvedené z výstupní otvoru společně s plynem, do pracovní nádrže přívodním otvorem plynu.

6. Aparát pro zpracování desulfurační absorpční kapaliny podle nároků 3 a 5, vyznačující se tím, že velké množství uvedených, aparátů pro zpracování absorpční kapaliny je

5 instalováno v následných stupních a uvedené aparáty jsou spojeny přívodními prostředky pro dopravu absorpční kapaliny odváděné z výstupního otvoru pracovní nádrže z aparátu v předcházejícím stupni, kromě podílu vraceného do pracovní nádrže, k přívodnímu otvoru absorpční kapaliny aparátu v následujícím stupni.