RU2013102763A

RU2013102763A - Система очистки и утилизации дымового газа и способ

Info

Publication number: RU2013102763A
Application number: RU2013102763/05A
Authority: RU
Inventors: Баоцюань ЧЖАН; Сяоцин ЧЖАН
Original assignee: Баоцюань ЧЖАН; Сяоцин ЧЖАН
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2014-07-27
Also published as: WO2011163396A1; US8168148B2; US8110164B2; CN102489149B; EP2585195A1; JP2013529545A; US20110318246A1; EP2585195A4; US20110318245A1; CN102489149A; CA2801085A1

Abstract

1. Система очистки дымового газа, которая включает:реактор;систему циркуляции дымового газа для подачи по меньшей мере одного отработанного дымового газа в указанный реактор исистему добавления абсорбента, содержащую по меньшей мере каталитический абсорбент, где указанный каталитический абсорбент газифицируется до газовой фазы и доставляется в указанный реактор для того, чтобы обеспечить взаимодействие большинства загрязняющих веществ указанного дымового газа с указанным каталитическим адсорбентом с обеспечением серии реакций между ними при условии гомогенной фазы газ-газ и температуре реакции 160°C или менее для того, чтобы после указанной серии реакций образовались конечные продукты в твердом состоянии для эффективной очистки указанного дымового газа.2. Система очистки дымового газа по п.1, где указанный каталитический абсорбент представляет собой аммиак, который применяется как в качестве катализатора для повышения скорости реакции между указанным каталитическим абсорбентом и указанными загрязняющими веществами в указанном дымовом газе, так и в качестве реагирующего вещества, вовлеченного в указанную серию реакций для образования из них нетоксичных соединений указанных конечных продуктов.3. Система очистки дымового газа по п.1, где указанный каталитический абсорбент доставляется в указанный реактор в многоэтапном способе, где каждый из указанных этапов в указанном реакторе характеризуется его определенными условиями реакции для взаимодействия, главным образом, с целевым загрязняющим веществом в указанном дымовом газе, в то же время с дополнительным взаимодействием с другими указанными не�

Claims

1. Система очистки дымового газа, которая включает:

реактор;

систему циркуляции дымового газа для подачи по меньшей мере одного отработанного дымового газа в указанный реактор и

систему добавления абсорбента, содержащую по меньшей мере каталитический абсорбент, где указанный каталитический абсорбент газифицируется до газовой фазы и доставляется в указанный реактор для того, чтобы обеспечить взаимодействие большинства загрязняющих веществ указанного дымового газа с указанным каталитическим адсорбентом с обеспечением серии реакций между ними при условии гомогенной фазы газ-газ и температуре реакции 160°C или менее для того, чтобы после указанной серии реакций образовались конечные продукты в твердом состоянии для эффективной очистки указанного дымового газа.

2. Система очистки дымового газа по п.1, где указанный каталитический абсорбент представляет собой аммиак, который применяется как в качестве катализатора для повышения скорости реакции между указанным каталитическим абсорбентом и указанными загрязняющими веществами в указанном дымовом газе, так и в качестве реагирующего вещества, вовлеченного в указанную серию реакций для образования из них нетоксичных соединений указанных конечных продуктов.

3. Система очистки дымового газа по п.1, где указанный каталитический абсорбент доставляется в указанный реактор в многоэтапном способе, где каждый из указанных этапов в указанном реакторе характеризуется его определенными условиями реакции для взаимодействия, главным образом, с целевым загрязняющим веществом в указанном дымовом газе, в то же время с дополнительным взаимодействием с другими указанными неглавными целевыми загрязняющими веществами.

4. Система очистки дымового газа по п.1, которая дополнительно включает теплообменный аппарат, который обеспечивается для газифицирования указанного каталитического абсорбента, пылеудалитель, который обеспечивается для коммуникативного соединения с указанным реактором для удаления пыли в указанном дымовом газе и твердых соединений указанных конечных продуктов, и сепаратор тумана для отделения указанного каталитического абсорбента от очищенного дымового газа после выхода указанного очищенного дымового газа из указанного реактора, где указанный теплообменный аппарат имеет по меньшей мере два комплекта труб, где указанный дымовой газ протекает в первом комплекте указанных труб в качестве теплопередающей среды, в то время как указанный каталитический абсорбент протекает во втором комплекте указанных труб для теплообмена с указанным дымовым газом для того, чтобы газифицироваться перед поступлением в указанный реактор, где указанный дымовой газ имеет температуру от примерно 120°C до 160°C перед поступлением в указанный теплообменный аппарат, температуру от примерно 60°C до 80°C перед поступлением в указанный реактор и температуру от примерно 25°C до 50°C, когда выходит из указанной системы очистки и выпускается в воздух, где указанный пылеудалитель включает устройство для удаления пыли для удаления указанной пыли и указанных твердых соединений из указанных конечных продуктов и сборник твердых продуктов для дополнительного отделения аммонийных солей от указанных твердых соединений указанных конечных продуктов для того, чтобы утилизировать указанные конечные продукты из указанного дымового газа.

5. Система очистки дымового газа по п.1, которая дополнительно включает систему контроля для контроля и сбора множества параметров указанной системы очистки, где указанная система контроля дополнительно электрически связывается с указанной системой добавления абсорбента для автоматического добавления и управления расходом указанного каталитического абсорбента, поступающего в указанный реактор.

6. Система очистки дымового газа по п.1, где указанные загрязняющие вещества указанного дымового газа выбираются из группы, состоящей из SO_x, NO_x, CO₂, HF, HCl, HNO₃, H₂S, H₂SO₄, которые удаляются посредством серии процессов денитрификации, где указанные загрязняющие вещества указанного дымового газа включают оксиды азота, которые удаляются посредством серии процессов денитрификации из указанной серии реакций в указанном реакторе, имеющих нижеприведенные химические уравнения:

2NO+O₂→2NO₂

2NO₂+NH₃-H₂O→NH₄NO₃+HNO₂

HNO₂+NH₃→NH₄NO₂;

где указанные загрязняющие вещества из указанных загрязняющих веществ указанного дымового газа включают оксиды серы, которые удаляются посредством серии многих химических процессов, включающих кислотно-основные реакции, реакции окисления и цепные реакции, где указанные кислотно-основные реакции имеют нижеприведенные химические уравнения:

NH₃-H₂Oг_(Газ)+SO ₂г_(Газ)→NH₄HSO_3т

2NH₃-H₂Oг_(Газ)+SO ₂г_(Газ) →(NH₄)₂SO₃;

где указанные реакции окисления имеют нижеприведенные химические уравнения:

NH₄HSO_3т+O _2г →NH₄HSO_4т

NH₄HSO_4т+NH₃→(NH₄)₂SO₄

NH₄HSO_3т+NO_2г→NH₄HSO_4т+NO

NH₄NO₃+NH₄HSO₃→(NH₄)₂SO₄+HNO_2г;

где указанные цепные реакции имеют нижеприведенные химические уравнения:

HONO_г+hv---→OH+NO

ОН+SO₂--→H₂SO₄

NH₃+H₂SO₄--→NH₄HSO₄

NH₃+NH₄HSO₄--→(NH₄)₂SO₄;

где указанные загрязняющие вещества указанного дымового газа включают диоксид углерода, который удаляется посредством процесса декарбонизации в указанном реакторе, имеющего нижеприведенные химические уравнения:

CO₂+NH₃-H₂O→NH₄HCO₃

NH₄HCO₃+NH₃→(NH₄)₂CO₃.

7. Система очистки дымового газа по п.1, где указанный реактор представляет собой реактор типа Вентури, где указанный каталитический абсорбент представляет собой смесь газифицированного аммиака и кислородсодержащего вещества, где объемное содержание указанного газифицированного аммиака и указанного кислородсодержащего вещества составляет от 0 до 100, где указанное кислородсодержащее вещество выбирается из группы, состоящей из кислорода, воздуха, обогащенного кислородом воздуха, газифицированного пероксида водорода и озона, где указанная температура реакции составляет предпочтительно от -30°C до 140°C.

8. Способ очистки дымового газа, который включает этапы, на которых:

(A) подают дымовой газ в реактор;

(B) газифицируют каталитический абсорбент до его газовой фазы и подают указанный газифицированный каталитический абсорбент в указанный реактор для взаимодействия в нем с двумя или более загрязняющими веществами указанного дымового газа с обеспечением серии реакций между ними при условии гомогенной фазы газ-газ и температуре реакции 160°C или менее для образования конечных продуктов в твердом состоянии для эффективной очистки указанного дымового газа и

(C) выпускают указанный очищенный дымовой газ в воздух.

9. Способ по п.8, где указанный каталитический абсорбент представляет собой аммиак, который применяют как в качестве катализатора для повышения скорости реакции между указанным каталитическим абсорбентом и указанными загрязняющими веществами в указанном дымовом газе, так и в качестве реагирующего вещества, вовлеченного в указанную серию реакций для образования из них нетоксичных соединений указанных конечных продуктов.

10. Способ по п.8, где на этапе (B) указанный каталитический абсорбент доставляют в указанный реактор в многоэтапном способе, где каждый из указанных этапов в указанном реакторе характеризуется его определенными условиями реакции для взаимодействия, главным образом, с целевым загрязняющим веществом в указанном дымовом газе, в то же время с дополнительным взаимодействием с другими указанными неглавными целевыми загрязняющими веществами.

11. Способ по п.8, который дополнительно включает этап, на котором:

обеспечивают теплообменный аппарат для газифицирования указанного каталитического абсорбента, этап, на котором доставляют указанный дымовой газ в первый комплект труб теплообменника указанного теплообменного аппарата в качестве теплопередающей среды, и этап, на котором доставляют указанный каталитический абсорбент во второй комплект труб указанного теплообменника для обмена теплом с указанным дымовым газом для того, чтобы газифицировать перед поступлением в указанный реактор, где указанный дымовой газ имеет температуру от примерно 120°C до 160°C перед поступлением в указанный теплообменный аппарат, температуру от примерно 60°C до 80°C перед поступлением в указанный реактор и температуру от примерно 25°C до 50°C, когда выходит из указанной системы очистки и выпускается в воздух;

удаляют пыль в указанном реакторе перед этапом (с), где указанная пыль включает зольную пыль в указанном дымовом газе и образованную в результате указанной серии реакций в указанном реакторе твердую фазу указанного конечного продукта, и способ, который дополнительно включает этап, на котором собирают твердую аммонийную соль указанной образованной твердой фазы указанного конечного продукта для того, чтобы дополнительно использовать указанный конечный продукт применительно к утилизации указанного дымового газа; и

после того, как указанный дымовой газ вводят в реакцию с указанным каталитическим абсорбентом для очистки указанного дымового газа, разделяют указанный каталитический абсорбент и указанный очищенный дымовой газ для того, чтобы дополнительно очистить указанный дымовой газ и повторно использовать указанный каталитический абсорбент из указанного каталитического абсорбента.

12. Способ по п.8, который дополнительно включает этап, на котором регистрируют множество условий реакции и параметров в любой точке измерений указанной системы очистки, которая вместе с тем электрически связывается с указанной системой добавления абсорбента для добавления и управления расходом указанного каталитического абсорбента, поступающего в указанный реактор.

13. Способ по п.8, где указанный реактор представляет собой реактор типа Вентури, где указанные загрязняющие вещества указанного дымового газа выбирают из группы, состоящей из SO_x, NO_x, CO₂, HF, HCl, HNO₃, H₂S, H₂SO₄, которые удаляют посредством серии процессов денитрификации, где указанные загрязняющие вещества указанного дымового газа включают оксиды азота, которые удаляют посредством серии процессов денитрификации из указанной серии реакций в указанном реакторе, имеющих их нижеприведенные химические уравнения:

2NO+O₂→2NO₂

2NO₂+NH₃-H₂O→NH₄NO₃+HNO₂

HNO₂+NH₃→NH₄NO₂;

где указанные загрязняющие вещества из указанных загрязняющих веществ указанного дымового газа включают оксиды серы, которые удаляют посредством серии многих химических процессов из указанной серии реакций, включающих кислотно-основные реакции, реакции окисления и цепные реакции, где указанные кислотно-основные реакции имеют нижеприведенные химические уравнения:

NH₃-H ₂ O _г(Газ)+SO ₂г_(Газ) →NH₄HSO_3т

2NH₃-H₂Oг_(Газ)+SO ₂г_(Газ)→(NH₄)₂SO₃;

NH₄HSO_3т+O _2г→NH₄HSO_4т

NH₄HSO_4т+NH₃→(NH₄)₂SO₄

NH₄HSO_3т+NO_2г→NH₄HSO_4т+NO

NH₄NO₃+NH₄HSO₃→(NH₄)₂SO₄+HNO_2г;

HONO_г+hv---→OH+NO

ОН+SO₂--→H₂SO₄

NH₃+H₂SO₄--→NH₄HSO₄

NH₃+NH₄HSO₄--→(NH₄)₂SO₄;

где указанные загрязняющие вещества указанного дымового газа включают диоксид углерода, который удаляют посредством процесса декарбонизации в указанном реакторе, имеющего нижеприведенные химические уравнения:

CO₂+NH₃-H₂O→NH₄HCO₃

NH₄HCO₃+NH₃→(NH₄)₂CO₃.

14. Способ по п.8, где указанный каталитический абсорбент представляет собой смесь газифицированного аммиака и кислородсодержащего вещества, где объемное содержание указанного газифицированного аммиака и указанного кислородсодержащего вещества составляет от 0 до 100, где указанное кислородсодержащее вещество выбирают из группы, состоящей из кислорода, воздуха, обогащенного кислородом воздуха, газифицированного пероксида водорода и озона.

15. Способ по п.8, где указанная температура реакции составляет предпочтительно от -30°C до 140°C.