PL202333B1 - Urządzenie do płukania gazów odlotowych i sposób płukania gazów odlotowych - Google Patents

Abstract

Urz adzenie do p lukania gazów odlotowych, typu urz a- dzenie kontaktowe gaz-ciecz charakteryzuje si e tym, ze w zbiorniku (118, 244) jest umieszczona przegroda (134, 234), za pomoc a której jest cz esciowo oddzielona pierwsza sekcja (136, 236) wewn atrz zbiornika (118, 244) od drugiej sekcji wewn atrz zbiornika (118, 244). Pierwsza sekcja (136, 236) zawiera ilosc roztworu p lucz acego z drugiej sekcji zbiornika (118, 244). Rura recyrkulacyjna (138, 238) jest polaczona fluidyzacyjnie bezpo srednio z pierwsz a sekcj a (136, 236) i jest po srednio polaczona z druga sekcj a zbior- nika (118, 244), przy czym za pomoc a przegrody (134, 234) jest cz esciowo oddzielona ta druga sekcja zbiornika (118, 244) od rury recyrkulacyjnej (138, 238). In zektor (127, 227) doprowadzaj acy gaz zawieraj acy tlen jest bezpo srednio plynowo polaczony z drug a sekcj a zbiornika (118, 244) i jest po srednio p lynowo polaczony z pierwsz a sekcj a (136, 236). Za pomoc a przegrody (134, 234) jest cz esciowo oddzielona pierwsza sekcja (136, 236) od in zektora (127, 227) doprowadzaj acego gaz zawieraj acy tlen. Roztwór plucz acy w pierwszej sekcji (136, 236) i w rurze recyrkula- cyjnej (138, 238) jest zasadniczo wolny od p echerzyków gazu zawieraj acego tlen. Rura wlotowa (132, 232) dopro- wadzaj aca p lyn zawieraj acy amoniak jest bezpo srednio plynowo podlaczona do co najmniej jednej pierwszej sekcji (136, 236) i rury recyrkulacyjnej (138, 238) i jest po srednio plynowo podlaczona do drugiej sekcji zbiornika (118, 244). Sposób p lukania gazów odlotowych polegaj acy na kontak- towaniu si e gazu z ciecz a, charakteryzuje si e tym, ………. PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do płukania gazów odlotowych i sposób płukania gazów odlotowych. Urządzenia kontaktowe gaz-ciecz są stosowane przy usuwaniu kwaśnych gazów, takich jak komunalne i przemysłowe gazy odlotowe. Dokładniej mówiąc, niniejszy wynalazek jest ukierunkowany na odsiarczanie gazów metodą mokrą i urządzenie, w którym stosuje się zawierający amoniak roztwór płuczący w celu usunięcia dwutlenku siarki i innych kwaśnych gazów z gazów odlotowych, i które zwiększa szybkość utleniania roztworu płuczącego z wytworzeniem siarczanu amonowego oraz zmniejsza zawartość wolnego amoniaku w wymytych gazach odlotowych.

Urządzenia kontaktowe gaz-ciecz stosuje się szeroko w celu usunięcia substancji, takich jak kwaśne składniki i materiał w postaci cząstek ze spalinowych albo odlotowych gazów wytworzonych w instalacjach uż ytecznoś ci publicznej i instalacjach przemysł owych. Przedmiotem troski jest cz ę sto dwutlenek siarki SO2 wytworzony przez spalanie paliw kopalnych w różnych operacjach przemysłowych. Wiadomo, że kwaśne gazy są tak niebezpieczne dla środowiska, że ich emisja do atmosfery jest ściśle regulowana przepisami o czystym powietrzu. Sposób, za pomocą którego kwaśne gazy usuwa się za pomocą urządzenia kontaktowego gaz-ciecz albo innego rodzaju płuczki do gazów odlotowych, jest znany jako mokre odsiarczanie gazów odlotowych (FGD).

Na pos. I pokazano schematycznie urządzenie kontaktowe gaz-ciecz, według dotychczasowego stanu techniki.

Działanie czyszczące zapewniane przez urządzenia kontaktowe gaz-ciecz i absorbery pochodzi na ogół z przepływu gazu przez absorber współprądowo albo przeciwprądowo względem spływającej w dół cieczy, która absorbuje kwaśne gazy. Znana konfiguracja urządzenia kontaktowego gaz-ciecz 10 jest pokazana na Pos. I i zawiera absorber 12 wyposażony w kanał wlotowy 14, przez który gazy spalinowe wpływają do absorbera 12. Nad kanałem wlotowym 14 są umieszczone dwie baterie głowic natryskowych 16, które wprowadzają medium kontaktowe, to znaczy alkaliczną zawiesinę albo roztwór, do absorbera 12. Typowymi alkalicznymi cieczami płuczącymi stosowanymi w operacjach płukania gazów odlotowych są zawiesiny oparte na wapniu, roztwory oparte na sodzie i roztwory oparte na amoniaku. Jeżeli jest to wymagane przy danym zastosowaniu, to można przewidzieć umieszczenie dodatkowych baterii głowic natryskowych. Pompa 20 recyrkuluje medium kontaktowe ze zbiornika 18 umieszczonego w dolnej części absorbera 12 do głowic natryskowych 16. Ścisły kontakt pomiędzy medium kontaktowym i gazami odlotowymi wznoszącymi się w absorberze 12 powoduje w rezultacie działanie czyszczące, po którym medium kontaktowe i schwytane albo przereagowane gazy gromadzą się w zbiorniku 18, w dolnej części absorbera 12. Oczyszczone gazy unoszą się płynąc przez absorber 12, a następnie typowo przepływają przez odmgławiacz 22, po czym są ogrzewane albo bezpośrednio, są odprowadzane do atmosfery kanałem wylotowym 24.

O ile urządzenia kontaktowe gaz-ciecz i absorbery, w których stosuje się zawiesiny oparte na wapniu, pracują na ogół zadowalająco, ponieważ ich działanie daje w rezultacie produkcję wielkich ilości odpadów albo gipsu, przy czym ten ostatni ma tylko nominalną wartość handlową, to w przeciwieństwie do tego procesy płukania oparte na amoniaku zastosowano w technice do wytwarzania bardziej cennego nawozu opartego na siarczanie amonowym, co jest znane z amerykańskich opisów patentowych nr US 4690807 i US 5362458. W tych procesach, gdy gazy odlotowe płyną do góry przez absorber 12, to obecne w gazach kwaśne gazy są absorbowane przez roztwór siarczanu amonowego zawierający amoniak. Następnie roztwór gromadzi się w zbiorniku 18, w którym zaabsorbowany dwutlenek siarki reaguje z amoniakiem z utworzeniem siarczynu amonowego, (NH4)2SO3, i wodorosiarczynu amonowego, NH4HSO3, które utleniają się w obecności wystarczających ilości tlenu z utworzeniem siarczanu amonowego i wodorosiarczanu amonowego, NH4HSO4, z których ten ostatni reaguje z amoniakiem z utworzeniem dodatkowego siarczanu amonowego. Jak przedstawiono na Pos. I, tlen i amoniak do przeprowadzenia tych reakcji wtryskuje się razem do zbiornika 18 pojedynczym przewodem 26. Odpowiednim źródłem tlenu 28 jest powietrze, zaś odpowiednim źródłem amoniaku 30 jest bezwodny amoniak albo wodny roztwór amoniaku. Wtedy część roztworu siarczanu amonowego i ewentualnie kryształy siarczanu amonowego, które tworzą się w roztworze, można odciągnąć otrzymując pożądany produkt uboczny tej reakcji. Dostateczną ilość siarczanu amonowego usuwa się korzystnie z roztworu siarczanu amonowego przed jego doprowadzeniem do absorbera 12 w celu utrzymania pożądanego stężenia siarczanu amonowego w roztworze.

Poza wymogiem reagowania z dwutlenkiem siarki z wytworzeniem siarczanu amonowego, amoniak służy także do zwiększenia skuteczności usuwania dwutlenku siarki drogą zmniejszania

PL 202 333 B1 kwasowości roztworu siarczanu amonowego wprowadzonego do absorbera 12. Wraz z absorpcją dwutlenku siarki w absorberze 12 roztwór siarczanu amonowego staje się bardziej kwaśny i jego zdolność do absorbowania dwutlenku siarki jest mniejsza. Na przykład, bez dodanego amoniaku pH roztworu siarczanu amonowego wynosi na ogół od 4 do 5,5, natomiast z dodanym amoniakiem roztwór ma na ogół pH od około 5 do 6 w zależności od zadanych punktów kontrolnych i warunków pracy, włącznie ze stężeniem SO2 w gazach odlotowych. Jednak utlenianie roztworu siarczynu amonowego przy wyższych poziomach pH jest wolniejsze.

Wyższe poziomy pH są związane także z wydzielaniem się z roztworu wolnego amoniaku, co określa się często jako „unos amoniaku” („ammonia slip”). Poza ponoszeniem strat ekonomicznych na skutek utraty amoniaku wolny amoniak w poddanych płukaniu gazach odlotowych reaguje z niewychwyconym dwutlenkiem siarki i trójtlenkiem siarki tworząc aerozol siarczanu amonowego, który jest widoczny w postaci błękitnego albo białego pióropusza w ładunku odprowadzonym przez komin, co prowadzi do problemów związanych z wtórnym zanieczyszczeniem. Regulowanie ilości wolnego amoniaku w procesie odsiarczania jest po części funkcją ciśnienia par amoniaku, co daje w rezultacie połączenie pH i poziomów nieutlenionego siarczynu amonowego, które utrzymują się przy braku dostatecznej ilości tlenu. Zatem wysokie wartości pH i wysokie poziomy nieutlenionego siarczynu amonowego sprzyjają „unosowi amoniaku”.

Biorąc pod uwagę powyższe trwające zapotrzebowanie na procesy odsiarczania z zastosowaniem przemywających roztworów siarczanu amonowego polega na osiąganiu skutecznych szybkości utleniania z jednoczesnym zmniejszaniem wydzielania się wolnego amoniaku.

Celem wynalazku jest urządzenie do płukania gazów odlotowych.

Celem wynalazku jest sposób płukania gazów odlotowych.

Urządzenie do płukania gazów odlotowych, typu urządzenie kontaktowe gaz-ciecz zawierające: absorber z kanałem wlotowym, przez który są wprowadzane gazy odlotowe, połączony płynowo ze zbiornikiem zawierającym roztwór płuczący, przy czym do zbiornika jest podłączony inżektor doprowadzający gaz zawierający tlen oraz rura recyrkulacyjna, która jest podłączona również do absorbera, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w zbiorniku jest umieszczona przegroda, za pomocą której jest częściowo oddzielona pierwsza sekcja wewnątrz zbiornika od drugiej sekcji wewnątrz zbiornika, przy czym pierwsza sekcja zawiera ilość roztworu płuczącego z drugiej sekcji zbiornika, natomiast rura recyrkulacyjna jest połączona fluidyzacyjnie bezpośrednio z pierwszą sekcją i jest pośrednio połączona z drugą sekcją zbiornika, przy czym za pomocą przegrody jest częściowo oddzielona ta druga sekcja zbiornika od rury recyrkulacyjnej, zaś inżektor doprowadzający gaz zawierający tlen jest bezpośrednio płynowo połączony z drugą sekcją zbiornika i jest pośrednio płynowo połączony z pierwszą sekcją, a ponadto za pomocą przegrody jest częściowo oddzielona pierwsza sekcja od inżektora doprowadzającego gaz zawierający tlen, zaś roztwór płuczący w pierwszej sekcji i w rurze recyrkulacyjnej jest zasadniczo wolny od pęcherzyków gazu zawierającego tlen, natomiast rura wlotowa doprowadzająca płyn zawierający amoniak jest bezpośrednio płynowo podłączona do co najmniej jednej pierwszej sekcji i rury recyrkulacyjnej i jest pośrednio płynowo podłączona do drugiej sekcji zbiornika.

Korzystnie rura wlotowa doprowadzająca płyn zawierający amoniak jest bezpośrednio płynowo połączona z pierwszą sekcją.

Korzystnie rura wlotowa doprowadzająca płyn zawierający amoniak jest bezpośrednio płynowo połączona z rurą recyrkulacyjną.

Korzystnie pierwsza sekcja i druga sekcja zbiornika są umieszczone na dolnym końcu absorbera.

Korzystnie zbiornik jest umieszczony na dolnym końcu absorbera, zaś druga sekcja zbiornika jest płynowo połączona ze zbiornikiem i znajduje się obok oraz jest oddzielona od absorbera.

Korzystnie ze zbiornikiem jest bezpośrednio połączony drugi inżektor doprowadzający gaz zawierający tlen.

Sposób płukania gazów odlotowych polegający na kontaktowaniu się gazu z cieczą, a w szczególności polegający na wprowadzaniu do absorbera gazów odlotowych zawierających dwutlenek siarki, który kontaktuje się z roztworem płuczącym zawierającym siarczan amonowy, który z kolei absorbuje co najmniej część dwutlenku siarki z gazów odlotowych, po czym w zbiorniku gromadzi się roztwór płuczący zawierający dwutlenek siarki według wynalazku charakteryzuje się tym, że roztwór płuczący prowadzi się z drugiej sekcji wewnątrz zbiornika do pierwszej sekcji wewnątrz zbiornika, a następnie, bez pierwszego recyrkulowania roztworu płuczącego do drugiej sekcji, recyrkuluje się z pierwszej sekcji do absorbera, zaś gaz zawierający tlen wprowadza się do roztworu płuczącego tylko do wnętrza drugiej sekcji zbiornika tak, że roztwór płuczący wewnątrz pierwszej sekcji i roztwór płuczący

PL 202 333 B1 recyrkulowany z pierwszej sekcji do absorbera jest zasadniczo wolny od pęcherzyków gazu zawierającego tlen, natomiast płyn zawierający amoniak wprowadza się do roztworu płuczącego przed wprowadzeniem do absorbera i zasadniczo oddziela się od roztworu płuczącego umieszczonego wewnątrz drugiej sekcji zbiornika.

Korzystnie płyn zawierający amoniak wprowadza się bezpośrednio do pierwszej sekcji i zapobiega się zmieszaniu z roztworem płuczącym umieszczonym w drugiej sekcji zbiornika tak, że roztwór płuczący w pierwszej sekcji ma wyższe pH niż roztwór płuczący w drugiej sekcji zbiornika.

Korzystnie płyn zawierający amoniak wprowadza się bezpośrednio do rury recyrkulacyjnej.

Korzystnie roztwór płuczący recyrkulowany do absorbera gromadzi się w zbiorniku przez spływanie w dół poprzez absorber.

Korzystnie roztwór płuczący recyrkulowany do absorbera gromadzi się w zbiorniku przez spływanie w dół poprzez absorber, a następnie roztwór płuczący zgromadzony w zbiorniku odprowadza się do drugiej sekcji zbiornika.

Korzystnie gaz zawierający tlen wprowadza się do roztworu płuczącego umieszczonego w zbiorniku.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem opracowano urządzenie i sposób usuwania kwaśnych gazów z gazów odlotowych wytworzonych w operacjach przetwarzania typu operacji przeprowadzonych w instalacjach użyteczności publicznej i przemysłowych. Urządzenie jest na ogół urządzeniem kontaktowym gaz-ciecz, którego działanie polega na stosowaniu roztworu płuczącego zawierającego siarczan amonowy do absorpcji kwaśnych gazów z gazów odlotowych, do którego wstrzykuje się następnie tlen i amoniak w celu przereagowania z zaabsorbowanym dwutlenkiem siarki w celu wytworzenia siarczanu amonowego jako cennego produktu ubocznego. Zgodnie z wynalazkiem tlenu i amoniaku nie wprowadza się jednocześnie do roztworu płuczącego, jak to prowadzono w dotychczasowym stanie techniki, lecz zamiast tego wprowadza się je po kolei i w taki sposób, że utlenianie ma najpierw miejsce w roztworze o stosunkowo niskim pH jako wyniku absorpcji kwaśnych gazów. Następnie do roztworu dodaje się amoniak w sposób, który hamuje albo zapobiega wzajemnemu mieszaniu się amoniaku z większością roztworu, lecz jest on obecny w roztworze, gdy roztwór jest zawracany do dalszej absorpcji kwaśnych gazów.

Urządzenie kontaktowe gaz-ciecz do realizacji tego wynalazku wymaga na ogół wlotu, przez który gazy odlotowe wprowadza się do przejścia, i roztworu płuczącego zawierającego siarczan amonowy, który wprowadza się do obszaru zetknięcia przejścia, w którym roztwór styka się i absorbuje dwutlenek siarki oraz inne kwaśne gazy z gazów odlotowych. Zbiornik jest połączony fluidyzacyjnie z przejś ciem, tak ż e roztwór pł uczą cy zawierają cy zaabsorbowane kwaś ne gazy gromadzi się w zbiorniku. W zbiorniku jest wyznaczona przestrzeń, z której roztwór płuczący odciąga się w celu recyrkulacji do przejścia. Gaz zawierający tlen wprowadza się do roztworu płuczącego w zbiorniku, lecz oddzielnie od wymienionej przestrzeni, tak że utlenianie ma miejsce przede wszystkim w zbiorniku poza tą przestrzenią. Na koniec płyn zawierający amoniak wprowadza się do roztworu płuczącego przed poddaniem go recyrkulacji do przejścia. Płynu zawierającego amoniak nie wprowadza się do roztworu płuczącego wewnątrz zbiornika poza wymienioną przestrzenią, lecz zamiast tego albo wprowadza się go bezpośrednio do wymienionej przestrzeni albo do układu recyrkulacyjnego.

Zgodnie z powyższym utlenianie roztworu siarczanu amonowego, zawierającego zaabsorbowane kwaśne gazy jest korzystne w wyniku reakcji utleniania zachodzącej głównie w środowisku reakcyjnym o stosunkowo niskim pH, które jest fizycznie oddzielone od tej części roztworu, do której dodaje się amoniak i której pH jest skutkiem tego wyższe. Zgodnie z tym stosunkowo niskie wartości pH i niskie zawartości nieutlenionego siarczynu amonowego są obecne w środowisku utleniającym w zbiorniku, lecz nie w tej części roztworu płuczącego, do której dodaje się amoniak, i zgodnie z tym dodany amoniak nie przyczynia się do wyższego ciśnienia par amoniaku, a zatem do ucieczki amoniaku ze zbiornika. „Unos amoniaku” zmniejsza się także, zgodnie z wynalazkiem, drogą zapobiegania przenoszenia amoniaku z roztworu płuczącego do gazów odlotowych z gazem zawierającym tlen. Inna zaleta tego wynalazku polega na tym, że zapobiega się wciąganiu pęcherzyków, które są normalnie obecne w roztworze płuczącym na skutek wstrzykiwania gazu zawierającego tlen, do pompy stosowanej typowo do recyrkulacji roztworu płuczącego do sekcji kontaktowej kontaktowego urządzenia gaz-ciecz.

Inne cele i zalety niniejszego wynalazku będzie można lepiej ocenić na podstawie następującego szczegółowego opisu.

PL 202 333 B1

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiają schematycznie urządzenia kontaktowe gaz-ciecz w pierwszym i drugim przykładzie wykonania, według wynalazku.

Na fig. 1 i 2 przedstawiono schematycznie urządzenia kontaktowe gaz-ciecz 110 i 210 skonfigurowane, zgodnie z dwoma rozwiązaniami według wynalazku. Każde urządzenie kontaktowe 110 i 210 służy do absorpcji dwutlenku siarki i innych kwaśnych gazów z gazów odlotowych z zastosowaniem roztworu płuczącego albo zawiesiny siarczanu amonowego (nazywanych dla wygody w dalszym tekście po prostu „roztworem”) oraz reakcji zaabsorbowanego dwutlenku siarki z amoniakiem i tlenem z wytworzeniem siarczanu amonowego jako cennego produktu ubocznego. Chociaż urządzenia kontaktowe 110 i 210 mają szczególną konstrukcję, to specjalista w tej dziedzinie uzna, że informacje wynikające z niniejszego wynalazku można wykorzystać do konstrukcji, które różnią się pod względem wyglądu od urządzeń kontaktowych 110 i 210 z fig. 1 i 2, oraz stosować w innych procesach do usuwania ze strumienia gazu niepożądanych gazów, mgły, pyłów, oparów, dymu i ewentualnie materiału w postaci cząstek.

Co się tyczy fig. 1, to urządzenie kontaktowe 110 jest pokazane w postaci urządzenia zawierającego absorber 112, który ma pionową konstrukcję i jest wyposażony w kanał wlotowy 114, przez który gazy odlotowe wpływają do absorbera 112. Jak wiadomo w technice, źródłem gazów odlotowych może być proces polegający na spalaniu paliw kopalnych albo na różnych operacjach przemysłowych, w których wytwarzają się niepożądane gazy albo materiał w postaci cząstek. Nad kanałem wlotowym 114 absorber 112 jest wyposażony w głowice natryskowe 116, przez które roztwór płuczący jest wprowadzany do absorbera 112 w celu uzyskania ścisłego kontaktu z gazami odlotowymi, co daje w rezultacie absorpcję kwaśnych gazów z gazów odlotowych. Można przewidzieć możliwość zastosowania każdej liczby głowic 116 albo wprowadzania roztworu płuczącego za pomocą innych urządzeń. Jak pokazano na fig. 1, roztwór płuczący jest doprowadzany do głowic natryskowych 116 ze zbiornika 118 umieszczonego w dolnej części absorbera 112. Poddane płukaniu gazy odlotowe, które opuszczają absorber 112, przepływają przez odmgławiacz 122 i są ewentualnie odprowadzane, co jest znane w technice, kanałem wylotowym 124 do komina (nie pokazanego) albo innego odpowiedniego urządzenia.

Zgodnie z wynalazkiem, roztwór płuczący jest wodnym roztworem siarczanu amonowego zawierającym wolny rozpuszczony amoniak jako reagent do wytwarzania siarczanu amonowego będącym produktem ubocznym procesu odsiarczania. Jak wiadomo z techniki, roztwór siarczanu amonowego służy jako ciekły nośnik do doprowadzania amoniaku do absorbera, w którym amoniak reaguje z zaabsorbowanym dwutlenkiem siarki z utworzeniem siarczynu amonowego i wodorosiarczynu amonowego. Jeżeli w gazach odlotowych jest obecny chlorowodór i fluorowodór, jak to jest w przypadku gazów odlotowych wytwarzanych przy spalaniu węgla, to te kwaśne gazy są także wychwytywane z utworzeniem chlorku amonowego i fluorku amonowego. Gdy roztwór zawierający zaabsorbowane kwaśne gazy raz dostał się do zbiornika 118, to do roztworu dodaje się z odpowiedniego źródła (na przykład, powietrza) tlen w celu utlenienia siarczynu i wodorosiarczynu amonowego z utworzeniem siarczanu amonowego i wodorosiarczanu amonowego, z których ten ostatni reaguje z amoniakiem z utworzeniem siarczanu amonowego. Dla tej ostatniej reakcji dodaje się również dodatkowy amoniak w celu zwiększenia pH roztworu do zakresu od około 5 do 6, tak że roztwór ma wysoką reaktywność dla wychwytywania gazowych tlenków siarki, gdy jest on zawracany do głowic natryskowych 116.

W przeciwieństwie do dotychczasowego stanu techniki z Pos. I, na której pokazano amoniak i dodatkowe powietrze doprowadzane razem do zbiornika 18, w niniejszym wynalazku przewiduje się oddzielne doprowadzanie powietrza i amoniaku i to w różnych etapach procesu reakcyjnego, który ma miejsce po absorpcji kwaśnych gazów z gazów odlotowych. Jak przedstawiono na fig. 1, powietrze albo inne odpowiednie źródło tlenu 128 poddaje się barbotażowi albo doprowadza w inny sposób do zbiornika 118 przez pierwszą rurę doprowadzającą 126 i inżektor 127, natomiast amoniak doprowadza się z odpowiedniego źródła amoniaku 130 przez drugą rurę wlotową 132 albo do odgrodzonej sekcji 136 utworzonej przez przegrodę 134 w zbiorniku 118 albo do rury recyrkulacyjnej 138, przez którą roztwór zawraca się pompą 120 z odgrodzonej sekcji 136 do głowic natryskowych 116. Zgodnie z wynalazkiem przegroda 134 zasadniczo zapobiega wzajemnemu mieszaniu się powietrza i dodawanego amoniaku w zbiorniku 118, tak że utlenianie roztworu następuje bez znaczącego zakłócenia przez dodanie amoniaku i ze zmniejszonym „unosem amoniaku”. Ponieważ dodawany amoniak nie jest obecny w żadnych znaczących ilościach w zbiorniku 118 poza odgrodzoną sekcją 136, to roztwór, w którym utlenianie ma miejsce w zbiorniku 118, można utrzymywać przy stosunkowo niskim pH, na

PL 202 333 B1 przykład, od 4 do 5,5. Przegroda 134 zapobiega także ucieczce dodawanego amoniaku ze zbiornika 118. Ponieważ roztwór w zbiorniku 118 poza odgrodzoną sekcją 136 ma niższe pH, to istnieje mniejsza siła napędowa w kierunku przenoszenia amoniaku z roztworu do pęcherzyków powietrza dodanego w celu utleniania. Każdy amoniak zawarty w unoszących się pęcherzykach byłby przenoszony na powierzchnię roztworu w zbiorniku 118, w którym gaz w pęcherzykach mieszałby się z gazami odlotowymi i sprzyjałby „unosowi amoniaku”.

Inną zaletą przegrody 134 jest to, że hamuje się wciąganie pęcherzyków powietrza do pompy 120. Ponieważ pęcherzyki powietrza unoszą się poprzez roztwór płuczący w zbiorniku 118, to odgrodzona sekcja 136 wymaga tylko takiej konfiguracji, w której szybkość przepływu roztworu jest wystarczająco niska w celu uniknięcia porywania pęcherzyków powietrza do roztworu wciągniętego do odgrodzonej sekcji 136. Wielkość odgrodzonej sekcji 136 i umieszczenie przegrody 134 konfiguruje się korzystnie dla każdego szczególnego zastosowania. Na ogół najlepiej jest minimalizować wielkość odgrodzonej sekcji 136, jednocześnie utrzymując dobry rozdział dodawanego amoniaku. Minimalizowanie wielkości odgrodzonej sekcji 136 służy maksymalizowaniu przestrzeni zbiornika 118 pozostawionej do przeprowadzania utleniania. Czynniki, które należy brać pod uwagę przy każdej konstrukcji, obejmowałyby szybkość przepływu i liczbę stosowanych pomp recyrkulacyjnych oraz postać i stężenie amoniaku, zarówno wodnego, jak i bezwodnego.

Amoniak dodaje się korzystnie do roztworu w odgrodzonej sekcji 136, tak że pompa 120 miesza amoniak z roztworem dając bardziej jednorodny roztwór wypływający z głowic natryskowych 116. Dodawany amoniak może mieć postać amoniaku bezwodnego, wodnego roztworu amoniaku albo amoniaku rozpuszczonego w wodnym roztworze jednej albo więcej soli. Wodne roztwory mają zaletę zmniejszania albo eliminowania ciepła rozpuszczania amoniaku oraz mogą być bardziej podatne na manipulacje i rozdział.

Część roztworu siarczanu amonowego i ewentualnie kryształów siarczanu amonowego, które tworzą się w roztworze, można odciągać ze zbiornika 118 otrzymując pożądany produkt uboczny tej reakcji. Dostateczną ilość siarczanu amonowego usuwa się korzystnie z roztworu siarczanu amonowego przed jego zawróceniem do absorbera 112 w celu utrzymania pożądanego stężenia siarczanu amonowego w roztworze, na przykład, od około 2% do poziomu nasycenia siarczanu amonowego (w zależności od temperatury od około 46% do około 48% wszystkich rozpuszczonych substancji stałych). Jednak zgodnie z rozwiązaniem ujawnionym w amerykańskim opisie patentowym nr 6221325 korzystny roztwór ma stężenie w stanie rozpuszczonym od ponad 46% do około 48% wszystkich rozpuszczonych substancji stałych, tak aby zawieszone substancje stałe osadu siarczanu amonowego stanowiły korzystnie od około 1% do 20% wszystkich zawieszonych substancji stałych.

Urządzenie kontaktowe 210 z fig. 2 różni się od urządzenia z fig. 1 włączeniem drugiego zbiornika reakcyjnego 244, w którym znajduje się odgrodzona sekcja 236, która jest podobna pod względem konstrukcji i działania do odgrodzonej sekcji 136 z fig. 1. Mówiąc inaczej, urządzenie kontaktowe 210 ma części składowe, które mogą być w zasadzie identyczne z częściami składowymi z fig. 1, a mianowicie absorber 212, kanał wlotowy 214 do absorbera 212, głowice natryskowe 216, które wprowadzają roztwór siarczanu amonowego do absorbera 212, zbiornik 218 umieszczony w dolnej części absorbera 212, pompę recyrkulacyjną 220 do zawracania roztworu do głowic 216, odmgławiacz 222 i kanał wylotowy 224. W przeciwieństwie do urządzenia kontaktowego 110 z fig. 1 amoniaku nie dodaje się do zbiornika 218 w dolnej części absorbera 212. Zamiast tego zbiornik 218 jest ściśle ograniczony do utleniania roztworu płuczącego, czemu sprzyja dodawanie tlenu z odpowiedniego źródła 228 pierwszą rurą doprowadzająca 226a połączoną z inżektorem 246, który jest umieszczony w zbiorniku 218. Przynajmniej częściowo utleniony roztwór płynie wtedy rurą łączącą 240 do zbiornika reakcyjnego 244, w którym z odpowiedniego źródła, na przykład, źródła powietrza 228, drugą rurą doprowadzającą 226b dodaje się tlen w celu dalszego utleniania roztworu płuczącego. Do drugiej rury doprowadzającej 226b podłączony jest inżektor 227, który jest umieszczony w zbiorniku reakcyjnym 244. Ponieważ w zbiorniku 218 nie jest konieczne pełne utlenienie, to zbiornik 218 może mieć takie rozmiary, aby dopasować się do pola przekroju poprzecznego absorbera 212. Rura łącząca 240 pomiędzy zbiornikiem 218 i zbiornikiem reakcyjnym 244 jest połączona korzystnie z dnem zbiornika 218, dzięki czemu w zasadzie cały roztwór płuczący przepływa do dołu przez początkowy stopień utleniania wewnątrz zbiornika 218.

Amoniak doprowadza się z odpowiedniego źródła amoniaku 230 rurą wlotową 232 albo do odgrodzonej sekcji 236 utworzonej przez przegrodę 234 w zbiorniku reakcyjnym 244 albo do rury recyrkulacyjnej 238, przez którą roztwór płuczący jest zawracany za pomocą pompy 220 z odgrodzonej sekcji 236 do głowic natryskowych 216. Jak pokazano na fig. 2, powietrze i inne gazy, które wywiązują

PL 202 333 B1 się na powierzchni roztworu płuczącego wewnątrz zbiornika reakcyjnego 244, odprowadza się do absorbera 212 rurą wylotową 242. Te gazy można wprowadzać poniżej głowic 216 umożliwiając przemywanie ich roztworem, chociaż w praktyce w gazach będzie niewiele albo w ogóle nie będzie dwutlenku siarki i amoniaku. Jak w przypadku rozwiązania z fig. 1, przegroda 234 zapobiega zasadniczo wzajemnemu mieszaniu się powietrza i dodanego amoniaku wewnątrz zbiornika reakcyjnego 244, tak że utlenianie roztworu wewnątrz zbiornika reakcyjnego 244 postępuje bez znaczącego zakłócenia przez dodawany amoniak i z mniejszymi poziomami „unosu amoniaku”. Zatem utlenianie odbywa się skutecznie wewnątrz zbiornika 218, do którego nie dodaje się amoniaku, i w obszarze zbiornika reakcyjnego 244 poza odgrodzoną sekcją 236. Jak w poprzednim rozwiązaniu, przegroda 234 zapobiega także ucieczce dodawanego amoniaku ze zbiornika reakcyjnego 244 dzięki lepszej równowadze paraciecz wynikającej z roztworu w zbiorniku reakcyjnym 244, lecz poza odgrodzoną sekcją 236, który ma niższe pH. Rozwiązanie pokazane na fig. 2 ma zaletę polegającą na lepszym oddzieleniu pomiędzy etapami procesu, tak że reakcja utleniania jest pełniej oddzielona od dodawanego amoniaku. W celu zabezpieczenia dodatkowych oddzielnych etapów reakcji za zbiornikiem reakcyjnym 244 można by umieścić kolejno dodatkowe etapy reakcji.

Z powyższego widać, że znaczna zaleta niniejszego wynalazku polega na tym, że o ile procesy odsiarczania według dotychczasowego stanu techniki, w których stosuje się roztwory płuczące oparte na amoniaku, mają skłonność do stosunkowo wysokich poziomów „unosu amoniaku”, to w niniejszym wynalazku „unos amoniaku” reguluje się takim sposobem, w którym gaz utleniający i amoniak są oddzielone od siebie oraz kolejno wprowadzane do układu odsiarczania gazów odlotowych w celu utrzymania stosunkowo niskiego pH do utleniania roztworu płuczącego, jednocześnie zapewniając stosunkowo izolowany obszar, w którym amoniak dodaje się w celu ułatwienia następnego wychwytywania za pomocą roztworu kwaśnych gazów.

Chociaż wynalazek został opisany w kategoriach korzystnych rozwiązań, to jest oczywiste, że inne postacie mogłyby być dostosowane przez specjalistę w tej dziedzinie. Na przykład, cechy niniejszego wynalazku mogłyby być włączone do układów odsiarczania gazów odlotowych, które różnią się od układów pokazanych na figurach, można by stosować roztwory płuczące, które zawierają składniki dodatkowe do składników już opisanych, a inne i ewentualnie dodatkowe wyposażenie można by zastosować do dalszego przetwarzania roztworu płuczącego, jak również przetwarzać te związki wytworzone w układzie odsiarczania gazów odlotowych. Dalej, funkcję przegród 134 i 234 można by osiągnąć za pomocą innych konstrukcji albo modyfikacji procesu, takich jak bezpośrednie wstrzykiwanie amoniaku do ssania pompę recyrkulacyjną albo rury odprowadzające, albo przez proste dodawanie amoniaku blisko ssania pompy, tak że strumień do pompy transportuje zasilający amoniak do pompy z jednoczesnym unikaniem albo minimalizowaniem stykania się z powietrzem utleniającym, co miałoby skłonność do przenoszenia amoniaku do powierzchni zbiornika i do gazów odlotowych.

Claims (12)

1. Urządzenie do płukania gazów odlotowych, typu urządzenie kontaktowe gaz-ciecz zawierające: absorber z kanałem wlotowym, przez który są wprowadzane gazy odlotowe, połączony płynowo ze zbiornikiem zawierającym roztwór płuczący, przy czym do zbiornika jest podłączony inżektor doprowadzający gaz zawierający tlen oraz rura recyrkulacyjna, która jest podłączona również do absorbera, znamienne tym, że w zbiorniku (118, 244) jest umieszczona przegroda (134, 234), za pomocą której jest częściowo oddzielona pierwsza sekcja (136, 236) wewnątrz zbiornika (118, 244) od drugiej sekcji wewnątrz zbiornika (118, 244), przy czym pierwsza sekcja (136, 236) zawiera ilość roztworu płuczącego z drugiej sekcji zbiornika (118, 244), natomiast rura recyrkulacyjna (138, 238) jest połączona fluidyzacyjnie bezpośrednio z pierwszą sekcją (136, 236) i jest pośrednio połączona z drugą sekcją zbiornika (118, 244), przy czym za pomocą przegrody (134, 234) jest częściowo oddzielona ta druga sekcja zbiornika (118, 244) od rury recyrkulacyjnej (138, 238), zaś inżektor (127, 227) doprowadzający gaz zawierający tlen jest bezpośrednio płynowo połączony z drugą sekcją zbiornika (118, 244) i jest pośrednio płynowo połączony z pierwszą sekcją (136, 236), a ponadto za pomocą przegrody (134, 234) jest częściowo oddzielona pierwsza sekcja (136, 236) od inżektora (127, 227) doprowadzającego gaz zawierający tlen, zaś roztwór płuczący w pierwszej sekcji (136, 236) i w rurze recyrkulacyjnej (138, 238) jest zasadniczo wolny od pęcherzyków gazu zawierającego tlen, natomiast rura wlotowa (132, 232) doprowadzająca płyn zawierający amoniak jest bezpośrednio płynowo podłączona do co

PL 202 333 B1 najmniej jednej pierwszej sekcji (136, 236) i rury recyrkulacyjnej (138, 238) i jest pośrednio płynowo podłączona do drugiej sekcji zbiornika (118, 244).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura wlotowa (132, 232) doprowadzająca płyn zawierający amoniak jest bezpośrednio płynowo połączona z pierwszą sekcją (136, 236).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rura wlotowa (132, 232) doprowadzająca płyn zawierający amoniak jest bezpośrednio płynowo połączona z rurą recyrkulacyjną (138, 238).

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pierwsza sekcja (136) i druga sekcja zbiornika (118) są umieszczone na dolnym końcu absorbera (112).

5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zbiornik (218) jest umieszczony na dolnym końcu absorbera (212), zaś druga sekcja zbiornika (244) jest płynowo połączona ze zbiornikiem (218) i znajduje się obok oraz jest oddzielona od absorbera (212).

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że ze zbiornikiem (218) jest bezpośrednio połączony drugi inżektor (246) doprowadzający gaz zawierający tlen.

7. Sposób płukania gazów odlotowych polegający na kontaktowaniu się gazu z cieczą, a w szczególności polegający na wprowadzaniu do absorbera gazów odlotowych zawierających dwutlenek siarki, który kontaktuje się z roztworem płuczącym zawierającym siarczan amonowy, który z kolei absorbuje co najmniej część dwutlenku siarki z gazów odlotowych, po czym w zbiorniku gromadzi się roztwór płuczący zawierający dwutlenek siarki, znamienny tym, że roztwór płuczący prowadzi się z drugiej sekcji wewnątrz zbiornika (118, 244) do pierwszej sekcji (136, 236) wewnątrz zbiornika (118, 244), a następnie, bez pierwszego recyrkulowania roztworu płuczącego do drugiej sekcji, recyrkuluje się z pierwszej sekcji (136, 236) do absorbera (112, 212), zaś gaz zawierający tlen wprowadza się do roztworu płuczącego tylko do wnętrza drugiej sekcji zbiornika (118, 244) tak, że roztwór płuczący wewnątrz pierwszej sekcji (136, 236) i roztwór płuczący recyrkulowany z pierwszej sekcji (136, 236) do absorbera (112, 212) jest zasadniczo wolny od pęcherzyków gazu zawierającego tlen, natomiast płyn zawierający amoniak wprowadza się do roztworu płuczącego przed wprowadzeniem do absorbera (112, 212) i zasadniczo oddziela się od roztworu płuczącego umieszczonego wewnątrz drugiej sekcji zbiornika (118, 244).

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że płyn zawierający amoniak wprowadza się bezpośrednio do pierwszej sekcji (136, 236) i zapobiega się zmieszaniu z roztworem płuczącym umieszczonym w drugiej sekcji zbiornika (118, 244) tak, że roztwór płuczący w pierwszej sekcji (136, 236) ma wyższe pH niż roztwór płuczący w drugiej sekcji zbiornika (118, 244).

9. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że płyn zawierający amoniak wprowadza się bezpośrednio do rury recyrkulacyjnej (138, 238).

10. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że roztwór płuczący recyrkulowany do absorbera (112) gromadzi się w zbiorniku (118) przez spływanie w dół poprzez absorber (112).

11. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że roztwór płuczący recyrkulowany do absorbera (212) gromadzi się w zbiorniku (218) przez spływanie w dół poprzez absorber (212), a następnie roztwór płuczący zgromadzony w zbiorniku (218) odprowadza się do drugiej sekcji zbiornika (244).

12. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że gaz zawierający tlen wprowadza się do roztworu płuczącego umieszczonego w zbiorniku (218).