CZ292126B6

CZ292126B6 - Způsob odsiřování odpadního plynu obsahujícího oxid siřičitý

Info

Publication number: CZ292126B6
Application number: CZ19961555A
Authority: CZ
Inventors: Haruo Nishino; Yoshio Ogawa; Kazushige Kawamura
Original assignee: Chiyoda Corporation
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-05-29
Publication date: 2003-08-13
Also published as: TR199600449A2; EP0745420A1; DK0745420T3; MY138133A; KR960040434A; ES2170203T3; HUP9601463A3; CA2177309C; JP3734291B2; HUP9601463A2; JPH08323130A; DE69618498D1; TW307693B; HU9601463D0; CN1087966C; CZ155596A3; US5837213A; BG100611A; AU5453496A; RU2103052C1

Abstract

Zp sob spo v v tom, e se odpadn plyn vh n do l zn m chan absorp n kapaliny obsa en v reak n n dob , v n tato kapalina vytv ° hladinu, prost°ednictv m v tÜ ho po tu rozptylovac ch trubek pro plyn, z nich ka d je uspo° d na vertik ln a zasahuje sm rem dol od rozd lovac desky do absorp n kapaliny, p°i em jej bo n st na je ve spodn sti opat°ena v tÜ m po tem vst°ikovac ch otvor pro plyn, p°i em odpadn plyn se odsi°uje stykem s absorp n kapalinou a vznikl² ods °en² plyn se odv d do vrchn ho prostoru, tvo°en ho prostorem mezi rozd lovac deskou a hladinou absorp n kapaliny, a provozn podm nky jsou korelov ny tak, aby se dos hlo stabiln ho ods °en .\

Description

Oblast techniky

Vynález se týká odsiřování odpadních plynů obsahujících oxid siřičitý kontaktováním s absorpční kapalinou.

Dosavadní stav techniky

Je znám způsob odsiřování, při němž se odpadní plyn obsahující plynný anhydrid kyseliny siřité, tj. oxid siřičitý, vhání do lázně absorpční kapaliny obsažené vreakční nádobě prostřednictvím většího počtu rozptylovacích trubek pro plyn, z nichž každá je uspořádána vertikálně a zasahuje směrem dolů od rozdělovači desky do absorpční kapaliny, přičemž její boční obvodová sténaje ve spodní části opatřena větším počtem vstřikovacích otvorů pro plyn tak, že odpadní plyn se odsiřuje stykem s absorpční kapalinou a vzniklý odsířený plyn se odvádí do vrchního prostoru, který je definován jako prostor mezi rozdělovači deskou a hladinou absorpční kapaliny, načež se odvádí z reakční nádoby (JP-B-3-70532 a JP-A-3-72913).

Tyto známé postupy však vyžadují poměrně vysoké jak provozní, tak investiční náklady a kromě toho je nelze dlouhodobě provádět stabilním způsobem.

Hlavním úkolem tohoto vynálezu je proto vyvinout způsob, kterým by bylo možno odpadní plyny obsahující oxid siřičitý odsiřovat stabilním způsobem při nízkých provozních nákladech.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob odsiřování odpadního plynu obsahujícího oxid siřičitý, jehož podstata spočívá v tom, že se

1) opatří reakční nádoba obsahující

a) absorpční kapalinu vytvářející v reakční nádobě hladinu, přičemž tato kapalina je schopna absorbovat oxid siřičitý a tím odsiřovat odpadní plyn,

b) alespoň jedno míchadlo pro míchání absorpční kapaliny,

c) rozdělovači desku nad hladinou absorpční kapaliny,

d) větší počet rozptylovacích trubek pro plyn, z nichž každá je uspořádána vertikálně a zasahuje směrem dolů od rozdělovači desky do absorpční kapaliny a boční obvodová stěna každé z nich je ve spodní části opatřena větším počtem vstřikovacích otvorů pro plyn, přičemž

i) vstřikovací otvory pro plyn v každé rozptylovací trubce pro plyn jsou v podstatě uspořádány horizontálně;

ii) vzdálenost mezi každými sousedními dvěma vstřikovacími otvory pro plyn v každé z rozptylovacích trubek pro plyn je taková, že když se každý z těchto dvou vstřikovacích otvorů pro plyn považuje za kruh mající stejnou plochu je plocha tohoto vstřikovacího otvoru pro plyn, vyhovuje vzdálenost P mezi středem těchto sousedních dvou vstřikovacích otvorů pro plyn následující podmínce

1,15<P/D<6

-1 CZ 292126 B6 kde D představuje průměr v metrech jednoho z těchto dvou kruhů, který je menší než druhý kruh;

iii) rozptylovací trubky pro plyn jsou uspořádány tak, že vzdálenost Li v metrech mezi dvěma nejbližšími rozptylovacími trubkami pro plyn vyhovuje následující podmínce:

1,5 < L/S < 10,0 kde S představuje podíl, vyjádřený v metrech, dynamického tlaku odpadního plynu vstřikovaného vstřikovacím otvorem pro plyn při maximální rychlosti V_mav a hustoty absorpční kapaliny; a

e) vrchní prostor, který je definován jako prostor mezi rozdělovači deskou a hladinou absorpční kapaliny,

2) opatří odpadní plyn o tlaku Y, vyjádřeném v metrech sloupce absorpční kapaliny, hodnota tlaku odpadního plynu, vyhovuje podmínce

0,05 m < Y < 1,0 m,

3) odpadní plyn se vhání do absorpční kapaliny vstřikovacími otvoiy pro plyn rychlostí, jejíž maximum v m/s je dáno požadavkem, aby se odpadní plyn odsířil při styku s absorpční kapalinou, za současného

a) míchání kapaliny míchadlem;

b) řízení maxima rychlosti V_max odpadního plynu procházejícího každým vstřikovacím otvorem pro plyn tak, že jsou splněny následující podmínky:

i) 0,005 m < S 0,06 m ii) 4,5S<Y<!24S kde S má výše uvedený význam; a iii) vstřikovací otvory pro plyn v každé z rozptylovacích trubek pro plyn jsou umístěny tak, že průměrná vzdálenost L_n mezi klidovou hladinou absorpční kapaliny ve stavu, kdy do kapaliny nejsou vháněny žádné plyny a středem každého z rozptylovacích otvorů pro plyn vyhovuje následující podmínce < L_n/S <; 20 kde S má výše uvedený význam a

4) vzniklý odsířený plyn se odvádí vrchním prostorem.

Výhodná provedení vynálezu zahrnují především tyto aspekty:

- Y a S vyhovují následujícím podmínkám

0,05 m< Y< 1,0m

6,5S<Y<22S kde Y a S mají význam uvedený v nároku 1;

-2CZ 292126 B6

- minimální vzdálenost Li leží v rozmezí od 0,05 do 0,6 m a průměrná vzdálenost Ln leží v rozmezí od 0,05 do 0,9 m;

- množství absorpční kapaliny v reakční nádobě se reguluje tak, aby poměr Ln/S ležel v rozmezí od 2 do 20;

- do absorpční kapaliny se vhání vzduch v takovém množství, aby poměr L_n/S ležel v rozmezí od 2 do 20;

- alespoň jedno míchadlo pracuje při celkovém příkonu 0,05 až 0,2 kW/1 m³ absorpční kapaliny;

- průměrná vzestupná rychlost odsířeného odpadního plynu ve vrchním prostoru leží v rozmezí od 0,5 do 5 m/s a průměrná horizontální rychlost odsířeného odpadního plynu ve vrchním prostoru je 8 m/s nebo nižší.

- každá z rozptylovacích trubek pro plyn má ekvivalentní průměr 0,025 až 0,3 m a každý ze vstřikovacích otvorů pro plyn má ekvivalentní průměr 0,003 až 0,1 m;

- reakční nádoba zahrnuje komoru obsahující výstup pro plyn uspořádanou ve vrchní části reakční nádoby, která je propojena s vrchním prostorem alespoň jednou vzestupnou trubkou, takže odsířený odpadní plyn z vrchního prostoru proudí alespoň jednou vzestupnou trubkou do komory a vypouští se z reakční nádoby výstupem pro plyn; a

- průměrná horizontální rychlost odsířeného odpadního plynu v komoře je 10 m/s nebo nižší.

Další předměty vynálezu, znaky, jimiž je vynález definován a výhody, které vynález přináší, jsou podrobněji uvedeny v dalším popisu přednostních provedení vynálezu, při němž se používá odkazů na připojené obrázky.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr. 1 je schematicky znázorněn nárys v řezu jednoho provedení odsiřovacího zařízení vhodného k provádění způsobu podle vynálezu.

Na obr. 2 je znázorněn rozvinutý nárys schematicky ukazující jedno provedení uspořádání vstřikovacích otvorů pro plyn v rozptylovací trubce pro plyn.

Na obr. 3 je znázorněn podobný pohled jako na obr. 2, který ukazuje jiné provedení uspořádání vstřikovacích otvorů pro plyn v rozptylovací trubce pro plyn.

Na obr. 4, který se podobá obr. 1, je schematicky znázorněn nárys v řezu jiného provedení odsiřovacího zařízení vhodného k provádění způsobu podle vynálezu.

Na obr. 5 je znázorněn graf ilustrující vztah mezi tlakem odpadního plynu potřebný pro odsíření a hodnotu S.

Odsiřovací zařízení 1 na obr. 1, které se hodí pro provádění způsobu podle vynálezu, obsahuje kryt 2, v němž je umístěna první rozdělovači deska 3 a druhá rozdělovači deska 14, jimiž je vnitřní prostor krytu 2 rozdělen na první, spodní komoru 4, druhou, střední komoru 5 a třetí, vrchní komoru 15. První rozdělovači deska 3 může být, stejně tak jako druhá rozdělovači deska 14, tvořena horizontální deskou nebo deskou s postupným nebo stupňovitým sklonem. Jako druhé rozdělovači desky 14 se obvykle používá nakloněné desky.

-3CZ 292126 B6

První, spodní komora 4 obsahuje lázeň absorpční kapaliny L, přičemž nad pracovní hladinou LS absorpční kapaliny je uspořádán vrchní prostor B.

V druhé, střední komoře 5 je umístěn vstup 6 pro plyn, kterým se uvádí zpracovávaný odpadní plyn do druhé, střední komory 5. K první rozdělovači desce 3 je upevněn větší počet rozptylovacích trubek 7 pro plyn, které jsou uspořádány vertikálně, přičemž zasahují do první, spodní komory 4.odpadm' plyn, který se zavádí do druhé, střední komory 5, se tedy vhání do absorpční kapaliny L rozptylovacími trubkami 7 pro plyn. Boční obvodová stěna každé z rozptylovacích trubek 7 pro plyn je v dolní části opatřena větším počtem horizontálně uspořádaných vstřikovacích otvorů 8 pro plyn.

Hladina absorpční kapaliny L ve stavu, kdy se rozptylovacími trubkami 7 pro plyn nevhání žádný odpadní plyn se označuje jako klidová hladina W absorpční kapaliny. Vstřikovací otvory 8 pro plyn jsou umístěny pod klidovou hladinou W absorpční kapaliny. Odpadní plyn se vhání rozptylovacími trubkami 7 pro plyn do absorpční kapaliny L vstřikovacími otvory 8 pro plyn tak, že na povrchu absorpční kapaliny L vzniká směsná fáze A plynu a kapaliny. Plynný oxid siřičitý obsažený v odpadním plynu se absorbuje v absorpční kapalině L právě v této směsné fázi A plynu a kapaliny. Odpadní plyn odsířený stykem s absorpční kapalinou L potom teče do vrchního prostoru B nad pracovní hladinou LS absorpční kapaliny. Jako absorpční kapaliny L se může použít vodné suspenze sádry obsahující absorbent, jako je sloučenina vápníku, například vápenec nebo hašené vápno. První, spodní komora 4 je propojena s druhou, střední komorou 15 jednou nebo více vzestupnými trubkami 16. Třetí, vrchní komora 15 obsahuje ve své horní části výstup 9 pro plyn. Odsířený plyn ve vrchním prostoru B tedy teče směrem vzhůru a současně také v horizontálním směru. Během toku odsířeného plynu ve vrchním prostoru B se díky tíži a srážkám s rozptylovacími trubkami 7 pro plyn oddělí větší část mlhy a pevných částic obsažených v odsířeném plynu. Odsířený plyn, z něhož byly odděleny tyto kapalné a pevné částice, se vede vzestupnými trubkami 16 do třetí, vrchní komory 15. Vzestupný tok plynu se tak převede na horizontální tok plynu. Potom plyn opouští třetí vrchní komoru 15 výstupem 9 pro plyn.

Během průchodu odsířeného plynu třetí vrchní komorou 15 se stržené kapalné a pevné částice oddělují a shromažďují na druhé rozdělovači desce 14. Do třetí, vrchní komory 15 se přívodním potrubím 17 uvádí promývací kapalina, jako například kapalina vzniklá oddělením sádry z absorpční sádrové suspenze, voda nebo mořská voda, za účelem odstranění úsad z druhé rozdělovači desky 14. Tato promývací kapalina se odvádí odvodním potrubím 18.

S ohledem na ekonomii provozu a účinnost oddělování mlhy a pevných částic je průměrná vzestupná rychlost odsířeného plynu ve vrchním prostoru B přednostně 0,5 až 5 m/s, s výhodou 0,7 až 4 m/s. tato průměrná vzestupná rychlost je založena na horizontální průřezové ploše vrchního prostoru B zmenšené o průřezové plochy rozptylovacích trubek 7 pro plyn a podobných struktur, které nepředstavují průchody pro odsířený plyn.s ohledem na požadavek, že má vznikat stabilní směsná fáze A plynu a kapaliny je průměrná horizontální rychlost odsířeného plynu ve vrchním prostoru B přednostně 8 m/s nebo nižší, s výhodou pak 6 m/s nebo nižší. Průměrná horizontální rychlost je založena na vertikální průřezové ploše vrchního prostoru B v místě u vzestupné trubky 16.

ohledem na ekonomii provozu a účinnost oddělování mlhy a pevných částic je rychlost odsířeného plynu tekoucího vzhůru vzestupnými trubkami 16 přednostně v rozmezí od do 20 m/s, zvláště výhodně od 8 do 15 m/s.

Odsířený plyn zaváděný do třetí, vrchní komory 15 naráží na vrchní stěnu třetí, vrchní komory 15 a jeho směr toku se mění na horizontální. Díky vzniklým nárazům a díky gravitaci se ve třetí, vrchní komoře 15 oddělují stržené kapalné a pevné částice. S ohledem na účinné oddělování těchto částic je průměrná horizontální rychlost odsířeného plynu ve třetí, vrchní komoře 15 přednostně 10 m/s nebo nižší, zvláště výhodně 8 m/s nebo nižší. Průměrná horizontální rychlost

-4CZ 292126 B6 je založena na vertikální průřezové ploše třetí, vrchní komory 15 v místě, které je horizontálně vzdáleno 2 m od výstupu 9 pro plyn.

Každá z rozptylovacích trubek 7 pro plyn může mít v řezu jakýkoliv požadovaný tvar, jako například tvar kruhu, mnohoúhelníku (trojúhelníku, čtverce nebo šestiúhelníku) nebo tvar písmene U. Vstřikovací otvory 8 pro plyn vytvořené v bočních obvodových stěnách rozptylovacích trubek 7 pro plyn mohou mít jakýkoliv požadovaný tvar, jako například tvar kruhu, trojúhelníku, rovnoběžníku, štěrbiny nebo hvězdy. Pokud je to žádoucí, mohou být vstřikovací otvory 8 pro plyn uspořádány ve dvou nebo více řadách, jak je to znázorněno na obr. 3. Ekvivalentní vnitřní průměr D_P rozptylovací trubky 7 pro plyn přednostně vyhovuje následující podmínce

2¾ D_P < 12Dh, s výhodou 3Dh < Dp < 10Dh>

kde Dh představuje ekvivalentní průměr vstřikovacího otvoru 8 pro plyn. Ekvivalentní vnitřní průměr Dp má obvykle hodnotu v rozmezí od 25 do 300 mm, přednostně od 50 do 300 mm. Ekvivalentní průměr D_H vstřikovacího otvoru 8 pro plyn je obvykle v rozmezí od 3 do 100 mm, přednostně od 5 do 50 mm.

Ekvivalentní průměr Dp je definován vztahem

Dp ⁼ 4Sp/Lp, kde S_P představuje horizontální průřezovou plochu vnitřku rozptylovací trubky 7 pro plyn v místě, kde jsou uspořádány vstřikovací otvory 8 pro plyn a L_P představuje vnitřní obvod rozptylovací trubky 7 pro plyn ve stejném místě.

Ekvivalentní průměr Dh je definován vztahem

Dh = 4Sh/Lh, kde Sh představuje plochu vstřikovacího otvoru 8 pro plyn a L_H představuje vnitřní obvod vstřikovacího otvoru 8 pro plyn.

Spodní otevřený konec každé z rozptylovacích trubek 7 pro plyn může mít jakýkoliv požadovaný tvar a může být například horizontální, zkosený, vroubkovaný nebo zvlněný.

Průměrná axiální vzdálenost L_M mezi středem (geometrickým těžištěm) vstřikovacího otvoru 8 pro plyn a spodním koncem rozptylovací trubky 2 pro plyn je přednostně nastavena tak, aby téměř žádný odpadní plyn nevystupoval spodními otevřenými konci rozptylovacích trubek 7 pro plyn, jinými slovy, aby se v rozptylovacích trubkách 7 pro plyn vždy utvořila hladina absorpční kapaliny L. Toho se může dosáhnout nastavením vzdálenosti L_M na hodnotu 3S až 8S, s výhodou 4Saž7S, kde S představuje podíl dynamického tlaku odpadního plynu vstřikovaného do vstřikovacího otvoru 8 pro plyn při maximální rychlosti Vmax a hustoty absorpční kapaliny L.

Jako jedno přednostní provedení rozptylovací trubky 7 pro plyn je možno uvést plastový válec o vnitřním průměru 25 až 300 mm, který je opatřen větším počtem stejnoměrně rozmístěných kulatých otvorů o průměru 5 až 100 mm.

Vzestupná trubka 16 může mít v řezu jakýkoliv požadovaný tvar, například tvar kruhu, čtverce nebo obdélníka.

Je důležité, aby vzdálenost mezi každými sousedními dvěma vstřikovacími otvory 8 pro plyn v každé z rozptylovacích trubek 2 pro plyn byla taková, aby když se každý z těchto dvou vstřikovacích otvorů 8 pro plyn považuje za kruh mající stejnou plochu jako je plocha tohoto

-5CZ 292126 B6 vstřikovacího otvoru 8 pro plyn, vyhovovala vzdálenost P mezi těžištěm těchto sousedních dvou vstřikovacích otvorů 8 pro plyn následující podmínce

1,15 < P/D < 6, přednostně 1,2 < P/D < 5 kde D představuje průměr jednoho z těchto dvou kruhů, který je menší než druhý kruh. Příklady uspořádání vstřikovacích otvorů 8 pro plyn jsou uvedeny na obr. 2 a 3.

Je-li poměr P/D nižší než 1,15, podstatně se sníží stupeň odsiřování, poněvadž se mohou proudy odpadního plynu vstřikované separátními vstřikovacími otvory 8 pro plyn spojovat. Může totiž docházet k vzájemné interferenci proudů vytékajících ze sousedních vstřikovacích otvorů 8 pro plyn, což má za následek, že směsná fáze A plynu a kapaliny se stává nestabilní. Hodnota poměru P/D nižší než 1,15 je také nevýhodná z hlediska výroby a udržování rozptylovacích trubek 7 pro plyn. Když je na druhé straně hodnota poměru P/D příliš vysoká, tj. nad 6, snižuje se objemová účinnost, takže je nutno používat zařízení o velkém rozměru, což je nevýhodné.

Také je důležité, aby maximální rychlost V_max odpadního plynu procházejícího ze vstřikovacích otvorů 8 pro plyn byla regulována tak, aby byly uspokojeny následující podmínky:

(1) Y > 4,5S, přednostně Y > 6,5S (2) Y < 24S, přednostně Y < 22S (3) 0,05 <Y< 1,0 (4) 0,005 <S <0,06 kde Y představuje tlak odpadního plynu potřebný pro provedení odsíření a S představuje podíl dynamického tlaku odpadního plynu vstřikovaného do vstřikovacího otvoru 8 pro plyn při maximální lychlosti V_mav a hustoty absorpční kapaliny.

Tlak odpadního plynu potřebný pro odsíření (tlak vyjádřený jako délka sloupce absorpční kapaliny v metrech je definován vztahem

Y = T + L_n, kde T představuje podíl tlakové ztráty odpadního plynu procházejícího vstřikovacím otvorem 8 pro plyn ve stokách kPa a hustoty absorpční kapaliny L v jednotkách kg/m³ a Ln představuje průměrnou vzdálenost mezi těžištěm vstřikovacího otvoru 8 pro plyn a klidovou hladinou W absorpční kapaliny, tj. hladinou, která se ustálí, když není rozptylovacími trubkami 7 pro plyn vháněn žádný plyn. Jinými slovy, tlak Y představuje hodnotu získanou jako podíl tlaku, který musí mít odpadní plyn vháněný do rozptylovacích trubek 7 pro plyn, aby prošel vstřikovacími otvory 8 pro plyn do vrchního prostoru B vyjádřený ve stovkách kPa a hustoty pn absorpční kapaliny L vyjádřené v kg/m³.

Hodnota T leží prakticky v rozmezí od 2,5 S do 4S (kde S má výše uvedený význam) a závisí na tvaru vstřikovacího otvoru 8 pro plyn a průtokové rychlosti odpadního plynu.jelikož podle vynálezu hodnota podílu L_n/S leží v rozmezí od 2 do 20, přednostně od 4 do 18 (jak je to uvedeno dále), lze hodnotu tlaku Y vyjádřit následujícím vztahem:

-6CZ 292126 B6

Y = T + L_n

Y = (2,5 až 4)S + (2 až 20)S

Y = (4,5až24)S

Maximální rychlost V_mav a hodnota S jsou ve vzájemném vztahu:

S = (dynamický tlak při maximální rychlosti Vmax)/ (hustota p_a absorpční kapaliny) s = (Pí x Vmax X Vmax^Gj/pn

S = Vmax² X Pl/2Gpn, kde pi představuje hustotu odpadního plynu v kg/m³, představuje hustotu absorpční kapaliny v kg/m³ a G představuje gravitační zrychlení (9,8 m/s²).

Na obr. 5 je znázorněn vztah mezi hodnotou S a tlakem Y při různých stupních odsiřování Z. Pod označením „stupeň odsiřování Z“ se v tomto popisu rozumí stupeň definovaný následujícím vztahem:

Z = (1 - Qvýstup/Qvstup) x 100 (%), kde Qvýstup představuje rychlost toku oxidu siřičitého obsaženého ve vyčištěném plynu, vypouštěného výstupem 9 pro plyn, a Qvstup představuje rychlost toku oxidu siřičitého obsaženého v odpadním plynu, zaváděného vstupem 6 pro plyn. Jak je zřejmé z obr. 5, existuje určitá minimální hodnota tlaku Y při daném stupni odsiřování Z. Hodnota S se přednostně volí tak, aby byla hodnota Y minimální při zamýšleném stupni odsiřování. Tak například, má-li být stupeň odsiřování 90 %, přednostně se používá hodnoty S přibližně 0,017 m. Má-li se dosáhnout stupně odsiřování Z = 70 %, používá se hodnoty S přednostně asi 0,009 m.pokud se má při odsiřování umožnit alternativní posun zamýšleného stupně odsiřování v rozmezí od 99 do 70 %, přednostně se hodnota S nastaví na 0,035 m, což je hodnota zajišťující minimální tlak Y při stupni odsiřování 99 % , která vyhovuje výše uvedeným podmínkám (1) až (4) při stupni odsiřování 70 %. Po stanovení hodnoty S se maximální rychlost určí podle následujícího vzorce

S = V_max ²x₇7_I/2%.

Počet rozptylovacích trubek 7 pro plyn a celková plocha vstřikovacích otvorů 8 pro plyn v každé z rozptylovacích trubek 7 pro plyn se potom určí na základě maximální rychlosti V_maXi

Uspořádání rozptylovacích trubek 7 pro plyn připojených k první rozdělovači desce 3 není zvláště omezeno, pokud vzdálenost Li mezi dvěma sousedními rozptylovacími trubkami 7 pro plyn vyhovuje následující podmínce:

1,5 < Li/S < 10,0, přednostně 2 < Li/S < 8, kde S má výše uvedený význam. Vzdálenost Li představuje minimální vzdálenost od vnějšího obvodu jedné z rozptylovacích trubek 7 pro plyn k vnějšímu obvodu nejbližší jiné rozptylovací trubky 7 pro plyn. Je-li poměr Li/S nižší než 1,5, podstatně se sníží stupeň odsiřování, poněvadž mohou proudy odpadního plynu vytékající ze dvou rozptylovacích trubek 7 pro plyn vzájemně interferovat, což má za následek, že směsná fáze A plynu a kapaliny se stává nestabilní. Když je na druhé straně hodnota poměru Li/S příliš vysoká, tj. nad 10, snižuje se objemová účinnost, takže je nutno používat zařízení o velkém rozměru, což je nevýhodné.

Vzdálenost Li leží obvykle v rozmezí od 0,05 do 0,6 m, přednostně od 0,075 do 0,45 m a volí se tak, aby splňovala požadavek kladený na poměr Li/S, který byl uveden výše. Pro zvýšení množství zpracovávaného odpadního plynu na jednotku plochy rozdělovači desky 3 se přednostně vzdálenost Li volí co nejmenší. Hodnota S se určuje podle výše uvedené rovnice. V této

-7CZ 292126 B6 souvislosti lze uvést, že maximální rychlost V_max leží v rozmezí od 8 do 35 m/s, hustota pi odpadního plynu leží v rozmezí 0,91 do 1,2 kg/m³ a hustota pa absorpční kapaliny leží v rozmezí od 1000 do 1300 kg/m³. S ohledem na snížení provozních nákladů (nákladů na odsíření) odsiřovací zařízení by měla požadovaná hodnota S být co nejmenší, přestože z hlediska konstrukčních nákladů je příliš nízká hodnota S nežádoucí. Hodnotu Sje možno redukovat snížením rychlosti odpadního plynu procházejícího vstřikovacími otvory 8 pro plyn, tj. zvýšením ekvivalentního průměru D_H vstřikovacích otvorů 8 pro plyn nebo zvýšením počtu vstřikovacích otvorů 8 pro plyn. Jak již bylo uvedeno výše, ekvivalentní průměr vstřikovacího otvoru 8 pro plyn leží obvykle v rozmezí od 3 do 100 m.

Také je důležité, aby byly vstřikovací otvory 8 pro plyn v každé z rozptylovacích trubek 7 pro plyn umístěny tak, aby průměrná vzdálenost L_n mezi klidovou hladinou W absorpční kapaliny L. tj. hladina ve stavu, kdy se do rozptylovacích trubek 7 pro plyn neuvádějí žádné plyny, a středem každého ze vstřikovacích otvorů 8 pro plyn vyhovovala následující rovnici:

< Ln/S < 20, přednostně 4 < L_n/S <18, s výhodou 6 < L_n/S <16 kde S má výše uvedený význam.

Je-li poměr L_n/S nižší než 2, nedochází k dostatečnému kontaktu odpadního plynu s absorpční kapalinou L, což se projevuje snížením účinnosti odsíření. Když poměr Ln/S překročí hodnotu 20, dochází při průchodu absorpční kapalinou L ke spojování bublin odpadního plynu a zvětšování jejich velikosti, což má za následek snížení účinnosti kontaktu kapalina-plyn. Hloubka L_n leží obvykle v rozmezí od 0,05 do 0,9 m, přednostně od 0,075 do 0,75 m.

Pokud je hodnota S větší nebo pokud je hloubka L_n větší, je tlak Y odpadního plynu vysoký a zvyšuje se stupeň odsiřování. Se zvyšováním tlaku Y však také stoupají provozní náklady, které jsou na jeho hodnotě závislé.když se poměr Ln/S udržuje ve výše uvedeném rozmezí, je možno hodnotu tlaku Y odpadního plynu dodávaného do rozptylovacích trubek 7 pro plyn udržet na nízké úrovni.je tedy možno ušetřit energii potřebnou pro odsiřování a snížit odsiřovací náklady.

Nastavením hloubky L_n na hodnotu vyhovující výše uvedeným podmínkám 4,5S < Y < 24S (viz obr. 5) a 2 < L_n/S < 20 je možno dosáhnout snížení tlaku Y požadovaného pro odsiřování při jakémkoliv požadovaném stupni odsiřování Z. Křivky uvedené na obr. 5 představují příklady, při nichž se mění pouze požadovaný stupeň odsiřování Z, přičemž ostatní parametry, jako je vnitřní průměr rozptylovacích trubek 7 pro plyn, průtoková rychlost odpadního plynu vztažená na jednu rozptylovací trubku 2 pro plyn, hodnota pH absorpční kapaliny L a koncentrace oxidu siřičitého v odpadním plynu, se udržují na konstantních hodnotách. Tvar a umístění každé křivky se s těmito parametry mění.

Jak již bylo uvedeno výše, hodnota S by měla ležet v rozmezí od 0,005 < S < 0,06. λ/hodná hodnota S se však mění v závislosti na zamýšleném stupni odsiřování Z, jak je to zřejmé z obr. 5. Když se odsiřovací zařízení provozuje za různých pracovních podmínek, je účelné nastavit S na vysokou hodnotu, aby bylo možno odsiřování provádět s nízkou spotřebou energie.

Poměr L_n/S představuje důležitý parametr pro regulaci výkonu odsiřovacího zařízení a představuje účinný prostředek umožňující provádět odsiřování při zamýšleném stupni odsiřování Z s minimálními provozními náklady. Hloubku Ln je možno měnit změnami klidové hladiny W absorpční kapaliny L. Regulací množství absorpční kapaliny L v reaktoru nebo regulací množství oxidačního plynu, jako je vzduch, uváděného potrubím 12 do lázně absoipční kapaliny L se může klidová hladina W absorpční kapaliny L měnit za účelem dosažení vhodné hloubky L_n.

Za účelem dosažení vysoké účinnosti odsiřování je zapotřebí absorpční kapalinu L míchat pomocí jednoho nebo více míchadel 10. Míchadlo 10 se může skládat z otočného hřídele 10'

-8CZ 292126 B6 zasahujícího vertikálně nebo zkoseně do první spodní komory 4 a jedné nebo více lopatek nebo turbin upevněných ke konci otočného hřídele 10' rotujících spolu s otočným hřídelem 10'. Aby se dosáhlo obzvláště stabilního stupně odsiřování, provádí se míchání absorpční kapaliny L přednostně za použití jednoho nebo více míchadel s celkovým příkonem 0,05 až 0,2 kW, přednostně 0,08 až 0,15 kW/Ι m³ absorpční kapaliny L.

Míchání se přednostně provádí tak, aby se v absorpční kapalině Lvytvořil hlavní recirkulační tok R (viz obr. 1), který je doprovázen přídavným nepravidelnými toky. Do hlavního recirkulačního toku R se vstřikovací tryskou umístěnou v potrubí 11 uvádí absorpční činidlo. Absorpční činidlo difunduje do absorpční kapaliny L a rychle se také dodává do směsné fáze A plynu a kapaliny. Je-li to žádoucí, může se absorpční činidlo dodávat několika potrubími LI · Absorpční činidlo se může dodávat do hlavního recirkulačního toku R v místě, které leží podle směru toku před nebo za lopatkami míchadla 10.

Vstřikovací tryska pro absorpční činidlo má obvykle průměr v rozmezí od 20 do 100 mm, přednostně od 25 do 75 mm. Pro rychlou a rovnoměrnou dispergaci absorpčního činidla v absorpční kapalině L. zabránění místních nárůstů hodnoty pH a zabránění vzniku úsad na stěnách rozptylovacích trubek 7 pro plyn se přednostně používá většího počtu hýsek. Jedné trysky se přednostně používá na objem 20 až 500 m³, přednostně 30 až 300 m³ absorpční kapaliny L. Absorpční činidlo se vstřikuje v množství v rozmezí od 0,5 do 20, přednostně od 1 do 10 kmol/h, vztaženo na jednu trysku.

Část absorpční kapaliny L se odvádí z první spodní komory 4 potrubím 13, aby se obsah v absorpční kapalině L udržoval pod předem určenou úrovní.je-li to žádoucí, může se z části vypouštěné suspenze odstraňovat sádra a vzniklá kapalina se může mísit s absorpčním činidlem a recirkulovat do první, spodní komory 4 potrubím U. Množství absorpčního činidla zaváděného do recirkulované absorpční kapaliny se přednostně volí tak, aby molámí poměr sádry (dihydrátu síranu vápenatého) obsaženého v této absorpční kapalině k absorpčnímu činidlu (MG/MA) ležel v rozmezí od 0,1 do 20, přednostně od 1 do 10. To je důležité pro zabránění lokálnímu zvýšení hodnoty pH v oblasti, která sousedí se vstřikovacími otvory 8 pro plyn. Zejména se tím potlačí srážení jemných krystalů sádry nebo jemných krystalů uhličitanu vápenatého. Kromě toho, i když se takové jemné krystaly vytvoří, narostou na větší krystalické částice, takže lze zabránit zanášení vstřikovacích otvorů 8 pro plyn těmito jemnými krystaly nebo jejich usazování na stěnách rozptylovacích trubek 7 pro plyn.

Je-li to žádoucí, může se část absorpční kapaliny L recirkulovat rozprašováním do druhé, střední komory 5 za účelem chlazení a promývání zaváděného odpadního plynu.

Výše uvedený oxidační plyn, který se zavádí potrubím 12, se přednostně vstřikuje do hlavního recirkulačního toku R v místě, které s ohledem na směr toku leží za lopatkami míchadla lO.ve směsné fázi A plynu a kapaliny probíhá reakce, při níž dochází k fixaci oxidu siřičitého obsaženého v odpadním plynu za vzniku sádry. Tato reakce probíhá podle následující rovnice

SO₂ + CaCO₃ + l/2O₂ + H₂O -> CaSO₄.2H₂(U + CO₂Ť

Pro zlepšení stupně odsiřování Z je nutné, aby výše uvedená reakce efektivně probíhala ve směsné fázi A plynu a kapaliny. Oxidační plyn se do absorpční kapaliny L přednostně uvádí v takovém množství, aby byl molámí poměr kyslíku v oxidačním plynu k oxidu siřičitému v odpadním plynu v rozmezí od 0,5 do 6, přednostně od 1 do 5.

Na obr. 4 je znázorněno jiné provedení odsiřovacího zařízení, v němž jsou podobné části označeny stejnými vztahovými značkami jako příslušné části v odsiřovacím zařízení znázorněném na obr. 1. V tomto provedení je vnitřní prostor krytu 2 rozdělen rozdělovači deskou 3 na první, spodní komoru 4 a druhou, vrchní komoru 5. První, spodní komora 4 obsahuje lázeň absorpční kapaliny L. přičemž nad pracovní hladinou LS absorpční kapaliny L je umístěn vrchní

-9CZ 292126 B6 prostor B.zpracovávaný odpadní plyn se uvádí vstupem 6 pro plyn umístěným v druhé, vrchní komoře 5 a vstřikuje se do lázně absorpční kapaliny L prostřednictvím většího počtu rozptylovacích trubek 7 pro plyn, které jsou upevněny v rozdělovači desce 3 a většího počtu horizontálně uspořádaných vstřikovacích otvorů 8 pro plyn uspořádaných ve spodní části každé 5 z rozptylovacích trubek 7 pro plyn.

Odpadní plyn odsiřovaný stykem s absorpční kapalinou L potom teče do vrchního prostoru B nad pracovní hladinou LS absorpční kapaliny L. Přednostně je průměrná vzestupná rychlost odsiřovaného plynu ve vrchním prostoru B v rozmezí od 0,5 do 5 m/s, s výhodou od io 0,7 do 4 m/s, zatímco průměrná horizontální rychlost odsiřovaného plynu ve vrchním prostoru B je přednostně 8 m/s nebo nižší, zvláště pak 6 m/s nebo nižší. Během toku odsiřovaného plynu ve vrchním prostoru B_se z něho oddělí větší část mlhy a pevných částic působením tíže a srážkami s rozptylovacími trubkami 7 pro plyn. Odsířený plyn, z něhož byly odstraněny tyto kapalné a pevné částice, se vypouští výstupem 9 pro plyn.

Vynález je blíže objasněn v následujícím příkladu provedení. Tento příklad má výhradně ilustrativní charakter a rozsah vynálezu v žádném ohledu neomezuje.

Příklad provedení vynálezu

Způsobem podle vynálezu se zpracovává odpadní plyn s obsahem 1000 ppm oxidu siřičitého za následujících podmínek:

Reaktor: 13 m x 13 m x 10 m (výška)

Maximální průtoková rychlost odpadního plynu: 1 000 000 m³/h

Rozmezí průtokové rychlosti odpadního plynu: 50 až 100 % (při rovnoměrném provozu)

Stupeň odsiřování Z: 90 %

Hustota odpadního plynu/?i: 1,1 kg/m³

Hustota absorpční kapaliny pn= 1100 kg/m³

Rozptylovací trubky 7 pro plyn: průřez = kruhový, průměr D_s = 0,15m, vzdálenost mezi sousedními rozptylovacími trubkami 7 pro plyn Li = 0,15 m, počet rozptylovacích trubek 7 pro plyn = 1 390.

Vstřikovací otvory 8 pro plyn: průřez = kruhový, průměr D_H = 0,03 m, počet = 12, vzdálenost mezi sousedními vstřikovacími otvory 8 pro plyn P = 0,0393 m

Průměrná vzdálenost L_n: 0,2 m

Maximální rychlost V_max: 24,2 m/s

Hodnota S: 0,03

Tlak Y: asi 0,28 m

Za těchto podmínek se odsiřování provádí s minimálními náklady, a to jak s minimálními náklady na zařízení a konstrukce, tak s minimálními provozními náklady.

-10CZ 292126 B6

Vynález je možno různými způsoby obměňovat, přičemž všechny takové obměny, pokud vycházejí z uchu vynálezu a jsou kiyty následujícími patentovými nároky, spadají do jeho rozsahu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1,5 ^Lí/S 10,0 kde S představuje podíl, vyjádřený v metrech, dynamického tlaku odpadního plynu vstřikovaného vstřikovacím otvorem pro plyn při maximální rychlosti V_m« a hustoty absorpční kapaliny; a

1,15<P/D<6 kde D představuje průměr v metrech jednoho z těchto dvou kruhů, kteiý je menší než druhý kruh;

1) opatří reakční nádoba obsahující

b) alespoň jedno míchadlo pro míchání absorpční kapaliny,

c) rozdělovači desku nad hladinou absorpční kapaliny,

1. Způsob odsiřování odpadního plynu obsahujícího oxid siřičitý, vyznačující se t í m, že se

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že YaSvyhovují následujícím podmínkám

0,05m<Y< 1,0 m

2 < L_n/S < 20 kde S má výše uvedený význam a

2) odpadní plyn o tlaku Y, vyjádřeném v metrech sloupce absorpční kapaliny, kde hodnota tlaku Y odpadního plynu, vyhovuje podmínce

0,05 mí Y< l,0m, načež se

-11 CZ 292126 B6

3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že minimální vzdálenost I4 leží v rozmezí od 0,05 do 0,6 m a průměrná vzdálenost Ln leží v rozmezí od 0,05 do 0,9 m.

3) vhání do lázně absorpční kapaliny vstřikovacími otvory pro plyn rychlostí, jejíž maximum Vmax v m/s je dáno požadavkem, aby se odpadní plyn odsířil při styku s absorpční kapalinou, za současného

a) míchání kapaliny míchadlem;

b) řízení maxima rychlosti Vn,_av odpadního plynu procházejícího každým vstřikovacím otvorem pro plyn tak, že jsou splněny následující podmínky:

i) 0,005 m < S < 0,06 m ii) 4,5S<Y<24S kde S má výše uvedený význam; a iii) vstřikovací otvory pro plyn v každé z rozptylovacích trubek pro plyn jsou umístěny tak, že průměrná vzdálenost L_n mezi klidovou hladinou absorpční kapaliny ve stavu, kdy do kapaliny nejsou vháněny žádné plyny a středem každého z rozptylovacích otvorů pro plyn vyhovuje následující podmínce

4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že množství absorpční kapaliny v reakční nádobě se reguluje tak, aby poměr L_n/S ležel v rozmezí od 2 do 20.

4) vzniklý odsířený plyn se odvádí vrchním prostorem.

5 prostoru proudí alespoň jednou vzestupnou trubkou do komory a vypouští se z reakční nádoby výstupem pro plyn.

5. Způsob podle nároku 1, vy z n a č uj i c í se t í m , že se do absorpční kapaliny se vhání vzduch v takovém množství, aby poměr L_n/S ležel v rozmezí od 2 do 20.

6. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že alespoň jedno míchadlo pracuje při celkovém příkonu 0,05 až 0,2 kW/1 m³ absorpční kapaliny.

6,5S<Y<22S kde YaS mají význam uvedený v nároku 1.

7. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že průměrná vzestupná rychlost odsířeného odpadního plynu ve vrchním prostoru leží v rozmezí od 0,5 do 5 m/s a průměrná horizontální rychlost odsířeného odpadního plynu ve vrchním prostoru je 8 m/s nebo nižší.

8. Způsob podle nároku 1, vy z n ač uj í c í se t í m , že každá z rozptylovacích trubek pro plyn má ekvivalentní průměr 0,025 až 0,3 m a každý ze vstřikovacích otvorů pro plyn má ekvivalentní průměr 0,003 až 0,1 m.

-12CZ 292126 B6

9. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že reakční nádoba zahrnuje komoru obsahující výstup pro plyn uspořádanou ve vrchní části reakční nádoby, která je propojena s vrchním prostorem alespoň jednou vzestupnou trubkou, takže odsířený odpadní plyn z vrchního

10. Způsob podle nároku9, vyznačující se tím, že průměrná horizontální rychlost odsířeného odpadního plynu v komoře je 10 m/s nebo nižší.