TW527221B - Method for removing sulfuric acid mist and apparatus for removing the same - Google Patents

Description

527221 A7 B7 7 988pif.doc/008 五、發明說明（（） 發明背景 本發明是有關一種消除氣體中的硫酸霧氣的方法，以 及使用於該方法中的硫酸霧氣消除裝置。 硫酸霧氣通常係產生在以濃硫酸乾燥潮濕氣體的過程 中’或是產生在以水濃縮廢氣中S03成分的脫硫設備中， 也可能是在其他多種的化學過程中。 在習知去除氧化硫（sox)的方法中，常見者爲配有洗滌 器（scrubber)，且使用鹼性溶液或水作爲吸收溶液的淨化系 統。就此系統而言，其可以去除90%或更多的S02，但通 常只能去除50%的S03。 當產品被硫酸霧氣污染時，其品質將會劣化；而當化 學製程所使用之氣體被硫酸霧氣污染時，則會抑制其化學 反應；同時，硫酸霧氣還會造成設備的腐蝕。此外，含有 硫酸霧氣的氣體排放之後也會造成環境污染。因此，氣體 中的硫酸霧氣務必盡可能地去除。 在去除硫酸霧氣的方法中，已知者包括令硫酸霧氣通 過玻璃棉（glass wool)之類的過濾器（jp-A-6-171907);使用 與硫酸霧氣有親合力的，如二氧化鈦之類的吸收劑；以及 使用靜電沈降器（electrostatic precipitator)等方法。 然而’在使用玻璃棉等過濾器的方法中，硫酸霧氣的 捕捉量有其極限。亦即，當包含粒徑Ιμιη或更小微粒的硫 酸霧氣以此方法處理時，就算是使用高效率的過濾器，還 是會有約1〜2 ppm體積的硫酸霧氣不會被除去。 由於在上述使用吸收劑吸收硫酸霧氣的方法中，必須 4 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

I H ϋ ϋ I I n ϋ I I i_i n ϋ n n i-i i-i n I ϋ ϋ I» i-i n 1 n ϋ n n ϋ ϋ ϋ I 527221 A7 B7 7988pif.doc/008 五、發明說明（6 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之去除硫酸霧氣的裝置包括數個淨化槽，其中 具有一吸收溶液，且裝配有平均孔徑約10〇〇μηι或以下的 氣體擴散器，其係用來將含有硫酸霧氣的氣體通入吸收溶 液中。其中，各淨化槽皆相連通，使得含有硫酸霧氣的氣 體能依序通過每一個淨化槽。 本發明之硫酸霧氣去除裝置較佳者包括一淨化塔，其 中係以多個托盤（tray)分隔出數個階層，這些托盤至少有 一部分具有氣體擴散器，而淨化溶液則是灌注到每一階層 的托盤上，從而形成許多淨化槽。此淨化塔的下部有一入 口，且上部有一氣體出口，以供包含硫酸霧氣的氣體進出。 當使用具上述結構之裝置時，含有硫酸霧氣的氣體係 由淨化塔下部的入口通入，並在每一階層中化作微小氣泡 而接受淨化，故其中的硫酸霧氣可以十分有效地去除。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 圖式之簡單說明： 第1圖所繪示者爲本發明較佳實施例之硫酸霧氣去除 裝置的剖面示意圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第2圖所繪示者爲本發明之較佳實施例中，一種氣泡 -帽蓋塔型之硫酸霧氣去除裝置的剖面示意圖；以及 第3圖所繪示者爲比較例1所使用之塡充管柱(packed column)的剖面不意圖。 圖式之標號說明： 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A‘4規格（210 X 297公釐） 527221 7988pif.doc/008 A7 --B7 五、發明說明（y) 將過大，使得氣•液接觸面積不足，而會降低硫酸霧氣的 吸收去除速率。當多孔性約小於30%時，單位面積所產生 的氣泡數目過少，同樣會降低去除的速率。 除上述各實例外，本發明所用之多孔材料尙包括薄膜 材料、過濾材料及類似材料，其具有平均孔徑約1〇〇〇μιη 或以下的微小孔洞，以供氣體穿過。 在本發明之方法中，含有硫酸霧氣之氣體係經過上述 氣體擴散器而通入一吸收溶液中。 此處，如以氣體擴散器的每平方公尺擴散面積來看， 含有硫酸霧熱之氣體的流量約爲100〜5000 m3/hour，較佳 爲 500〜2000 m3/h〇ur，更佳則爲 1〇〇〇〜1500 mVhour。當每 平方公尺擴散面積之流量大於5000 m3/hour時，氣-液接 觸面積將增加，但壓力下降幅度亦將增加。 另外，吸收溶液的深度約爲0.1〜2m，較佳爲0.1〜1 m， 更佳爲0·2〜0·5 m。如果吸收溶液的深度大於2 m，則雖可 增加去除效率，但淨化槽或淨化塔的高度將過大。 接著請參照附圖，以更進一步明瞭本發明。 第1圖所繪示者爲本發明較佳實施例之硫酸霧氣去除 裝置的剖面示意圖。如第1圖所示，此裝置包含一個由三 階層圓筒構成的淨化塔4,其中每一層的下部皆有一托盤， 其係由多孔材料之氣體擴散器5、6及7構成，如此即形 成用來淨化含有硫酸霧氣之氣體的淨化槽I、2及3。另外’ 溢流管8與9分別由上方穿透位在第一階層的氣體擴散器 7，以及位在第二階層的氣體擴散器6。此外’含有硫酸霧 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂------- ·!線丨·---------------------- 527221 7988pif.doc/008 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（6 ) 氣之氣體的入口 10設置在最下層的氣體擴散器5之下， 且氣體出口 11位在淨化塔的上部。分隔淨化槽1、2與3 的托盤僅有一部分係由氣體擴散器5、6與7構成也是可 行的。 此外，在固定結合淨化槽1、2與3時，係藉其各自 的凸緣部（flange part)將氣體擴散器5、6及7的支撐部包 夾起來。 另外，最上層的淨化槽3上還有一個進料噴嘴12。由 進料噴嘴12進入最上層淨化槽3的吸收溶液50 (例如爲 水、鹼性溶液或類似者）到達一定量時，會由溢流管8溢 流到下方的淨化槽2中，並再依相同機制由溢流管9流到 淨化槽1中。淨化槽1中的吸收溶液宜使用幫浦13抽出， 以便維持在一定量。 爲除去氣體中的硫酸霧氣，本實施例中含有硫酸霧氣 的氣體55係在一定壓下，由入口 1〇穿過氣體擴散器5而 到達最下層的淨化槽1中。此時氣體即因氣體擴散器5之 作用而呈微小氣泡狀進入吸收溶液中，並進行氣-液接觸。 由淨化槽1之吸收溶液中上升的氣體，係由淨化槽1的上 部空間開始，經過氣體擴散器6而進入淨化槽2中，其同 樣係呈微小氣泡狀進行氣-液接觸。重覆此過程，氣體即 通過淨化槽3並由氣體出口 11排出。其中，在扣除液體 之壓力後，每一個氣體擴散器所造成的壓降約爲〇〜2〇〇 mmAq 〇 接著，請參照第2圖以明瞭本發明的另一實施例。如 9 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -f 訂--- άφ---------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐） 527221 A7 B7 7 988pif·doc/〇08 五、發明說明（)） 第2圖所示，本實施例中用來去除硫酸霧氣的裝置係爲一 個分作許多階層的氣泡-帽蓋塔，其中每一階層皆具有氣 泡-帽蓋型式的帽蓋托盤，而形成淨化槽25、26與27，其 中帽蓋托盤係裝配有帽蓋28、29與30。帽蓋28、29與30 上穿有平均孔徑1〇〇〇μιη或以下的孔洞，其數量係依裝置 的尺寸或其他因素而定，故無特殊限制。此氣泡-帽蓋塔 中並配置有溢流管31與32，以將吸收溶液50由最上層導 至最下層，其機制與前一實施例相似，如此使得各淨化槽 25、26與27中的溶液能保持在一定量，並能確保足夠的 氣-液接觸時間。又，其他構件則與前一實施例相似。 爲去除硫酸霧氣，本實施例中含有硫酸霧氣的氣體0 係由最下層淨化槽27的下部通入，如同前一實施例。此 時含有硫酸霧氣的氣體55係穿透帽蓋30的內面吹出，迆 呈微小氣泡狀進入吸收溶液中。由淨化槽27之吸收溶液 中上升的氣體，再由淨化槽27上方之下一帽蓋29的孔洞 吹出，其同樣係呈微小氣泡狀進行氣-液接觸。重覆此過 程，氣體即通過淨化槽25並由氣體出口排除。其中，在 扣除液體的壓力之後，每一個氣體擴散器所造成的壓降約 爲 0〜200 mmAq 〇 雖然上述實施例皆係以三層淨化槽（1、2、3或25、26、 27)的設計爲例，但此階層之數目可依所需之去除速率或 硫酸霧氣的濃度作改變。除此之外，在使用淨化塔或氣泡 -帽蓋塔時，各淨化槽之間亦可以氣體管路相連，以使氣 體能依序通過各淨化槽。在個別淨化槽中的壓降或氣流爨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------·--------訂------—線 1# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527221 A7 B7 7988pif-doc/008 五、發明說明（$ ) 可依實際情形決定，並無特別限制。 本發明之去除硫酸霧氣的方法及裝置的具體應用包 括··⑴去除廢氣中所含有的硫酸霧氣、（Π)去除化學製程 中產生的硫酸霧氣、（iii)去除以濃硫酸乾燥潮濕氣體之步 驟中所產生的硫酸霧氣，以及其他類似者。 以濃硫酸乾燥潮濕氣體之技術，例如是應用在以氯化 氫之氧化反應產生氯氣的處理過程中。此方法係以氯化氫 及含氧氣體作爲原料，在催化劑存在情形下進行氯化氫的 氧化反應。接著以硫酸除去產生之氣體中的水氣，再以壓 縮冷卻之方式分離並回收氯氣。 在分離並回收氯氣之後，以氧爲主成分的殘留氣體係 重新作爲反應原料的一部分。此時如果殘留氣體中含有大 量的硫酸霧氣，即會有硫化合物成分之催化毒物（catalyst poison)沈積在催化劑的表面，使得催化劑的活性降低，而 難以長時間且穩定地進行反應。因此，當本發明之硫酸霧 氣去除裝置及方法應用在上述產生氯氣的製程中時，氯氣 回收後之殘留氣體中的硫酸霧氣含量必須降至〇.〇1 ppm 體積或更低，如此即能防止催化劑之活性降低，而能維持 長時間且穩定的反應。 範例 下文將詳細解說本發明之功效，請參照以下範例及比 較例。不過，該些範例並非用以限制本發明之範圍。 範例1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 -· ·ϋ n 1 MMMm I-_、 MM a··· MMI AMI· Ml•騰 I 1 mt ·1 tmmmm eei _1 i 11 1 ·1 n ϋ n ϋ i-i 1 ϋ ·1_1 ϋ· ·ϋ n 527221 A7 B7 7988pif.doc/008 五、發明說明（1) 此例中硫酸霧氣係以第1圖所示之裝置來去除，其中 組成淨化塔4的每一個淨化槽1、2、3皆係由一長度 (L)0.5m、內徑0.1m之圓筒構成。在各階層之下部分別連 有氣體擴散器5、6、7，其係由平均孔徑ΐΟΟμπι、多孔性 35%的聚氯乙烯多孔材料製成。在此例中，每一個擴散器 的擴散面積爲7.5xl0-3m2。 此例中所用之吸收溶液50爲水，並係以10 kg/hour 之流量由塔頂注入。注入的水係經由固定在每一階層的溢 流管8與9流至下一階層，最後並排放至系統外，其中溢 流管8與9在氣體擴散器上的突出長度⑴爲〇.3m。 此處，含有硫酸霧氣之氣體55係由淨化塔4的最低 處注入，其中硫酸霧氣之含量以S042_當量換算爲4 ppm 體積。此氣體之產生過程如下：將10 m3/hour的空氣通入 約15升的98%濃硫酸中，再通入充塡有過濾器(Raschig rings)的霧氣分離器中。氣體到達淨化塔4時，每平方公 尺之氣體擴散器擴散面積的氣體流量約爲1300 m3/hour。 將含有硫酸霧氣的氣體通入淨化塔4處理之後，塔頂 處之氣體中的硫酸霧氣含量爲〇.〇〇5ppm體積，而去除率 爲99.9%。使用氣體擴散器所造成之壓降約爲450 mmAq， 而在扣除液體壓力之後則爲150 mmAq。 範例2 此例中係使用一氣泡-帽蓋塔來去除硫酸霧氣。簡言 之，請參照第2圖，此氣泡-帽蓋塔係由三階層淨化槽25、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一*»JI ϋ -ϋ n n ·ϋ ϋ ϋ I n -I n I I I ϋ n I ϋ ·ϋ n n n ϋ ·ϋ n n n ϋ· n ϋ 1 527221 A7 B7 7 988pif. doc/008 五、發明說明（（°) _ 26、27組成，其各自之內徑爲〇.lm，且分別附加上具有160 個孔洞的帽蓋28、29、30，其中每一個的擴散面積皆爲 3.7xl0-3m2。在各階層中吸收溶液的深度⑴皆以溢流管31 與32調整至300mm，各層之間距（L)爲500mm，且由塔頂 注入以作爲吸收溶液50的水的流量爲10 kg/hour。 當以類似範例1之方式產生的含有硫酸霧氣之氣體以 10 mVhom*的流量自塔底注入時，每方公尺之氣體擴散器 (帽蓋）擴散面積的流量約爲2600 mVhcrnr。塔頂處之硫酸 霧氣濃度爲〇·〇4 ppm體積，且去除率爲99%。另每一階 層之壓降約爲450 mmAq。 比較例1 此例係使用充塡式淨化塔20來去除硫酸霧氣，其中 尺寸爲1/2吋的Raschig環充塡在長度1.5m且內徑100mm 的充塡塔中，此充塡塔之外型如第3圖所示。以類似範例 1方式產生的含有硫酸霧氣之氣體55，係以1〇 m3/hour的 流量自塔底注入。塔頂並配置有一噴灑嘴21以改善水的 擴散性，且作爲吸收溶液的水係由噴灑嘴21噴灑至塔內， 並由塔底排出，另輸入的水量在10至200 kg/h〇ur之間。 結果，塔頂處之氣體中的硫酸霧氣含量爲1.2至2.0 ppm 體積，且去除率爲50%至70%。 由此可見，本發明之硫酸霧氣的去除方法或裝置的優 點，就是可以簡單且高效率地去除硫酸霧氣。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

-> ϋ ϋ ϋ n I n n ϋ 1 ϋ n ϋ ϋ ϋ I I I I n n n I I I n n n n ϋ n ϋ ϋ n n I ϋ I I I 527221 7 988pif.doc/008 A7 _____B7 五、發明說明（1 1 ) 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) t 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 訂------- ——線_聲----------------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐）

Claims (1)

1. 527221 年月 Ώ 7988pifl.doc/015 9j ll ^ 爲第9〇11827〇號申請專利範圍修I举 D8 修正日期：2002/11/4 酸霧氣的方法，其步驟包括：將一含有硫 酸霧氣之氣體經由一氣體擴散器通入一吸收溶液中，其中 該氣體擴散器具有複數個平均孔徑約爲ΙΟΟμπι至ΙΟΟΟμπι 的孔洞。 > 2.如申請專利範圍第1項所述之去除硫酸霧氣的方法， 其中就每平方公尺之該氣體擴散器的擴散面積觀之，該含 有硫酸霧氣之氣體的流量約爲100至5000 mVhour。 _ 3·如申請專利範圍第1項所述之去除硫酸霧氣的方法， 其中該吸收溶液之深度約介於0.1m至2m之間。 4.如申請專利範圍第1項所述之去除硫酸霧氣的方法， 其中該氣體擴散器係爲一多孔材料，該多孔材料所具有之 一平均孔徑約爲ΙΟΟμπι至500mm，且所具有之一多孔性約 爲 ‘30%至 80%。 4 5·如申請專利範圍第1項所述之去除硫酸霧氣的方法， 其中該氣體擴散器係爲一具有帽蓋的氣泡-帽蓋型氣體擴散 器，該帽蓋具有複數個平均孔徑約爲ΙΟΟμπι至1〇〇〇μιη的 孔洞。 6·如申請專利範圍第1項所述之去除硫酸霧氣的方法， 其中將該含有硫酸霧氣之氣體通入該吸收溶液的過程係依 序重覆進行複數次。 7·—種去除硫酸霧氣的裝置，包括複數個淨化槽，其中 具有一吸收溶液，並裝配有一氣體擴散器以將一含有硫酸 霧氣之氣體通入該吸收溶液中，其中該氣體擴散器之一平 均孔徑約爲ΙΟΟμπι至」〇〇〇um，且各該淨化槽係連接在一 15 本紙依尺度述用中ΘΘ家標年（CNS)A4規彷（2】〇χ297公发） 請先閱玆背面.之注意^項^^^4^本頁) tj- 錄- 經濟部智楚財產局貝工消货合作社印« 2 2 27 5 補 A8B8C8D8 經濟部智.¾財產局貝工消货合作社印« 起，依序通過該些淨化槽。 8·如申請專利範圍第7項所述之去除硫酸霧氣的裝置， 其中包括一淨化塔，該淨化塔的內部空間以複數個托盤分 隔成複數個階層’該些托盤至少有一部分具有該氣體擴散 器，且該淨化溶液澆灌在每一階層的該些托盤上以形成 複數個淨化槽，另該淨化塔之下部有一供該含有硫酸霧氣 之氣體進入的入口，且上部有一氣體出□。 9·如申請專利範圍第8項所述之去除硫酸霧氣的裝置， 其中該氣體擴散器係爲一多孔材料，該多孔材料所具有之 一平均孔徑約爲100μιη_Μ_500μΓη，且所具有之一多?以生約 爲30%里一80%，而該些托盤的全部或一部分係由該多孔材 料組成。 10·如申請專利範圍第8項所述之去除硫酸霧氣的裝 置’其中5亥些托盤係爲複數個具有帽蓋的氣泡-帽蓋型托 盤’該帽蓋具有複數個平均孔徑約$ % 洞。 U·如申請專利範圍第8項所述之去除硫酸霧氣的壯 置，其中有一吸收溶液入口配置於最上階層之該氣體擴g 器的上方，該吸收溶液係由該吸收溶液入口進入，且藉 一溢流裝置將溢流之該吸收溶液依序傳送至下一階層中 (靖先«1讀背面5*注意^.項^^^{^本頁} -Χ--0 •線. 木紙張尺度述用中ΘΞ家標竿（CNS)A4 /見格（210 X 297公发〉