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脫除廢氣中二氧化硫的裝置及方法

文檔序號:4922841閱讀:277來源:國知局
脫除廢氣中二氧化硫的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于廢氣脫硫領(lǐng)域,具體涉及一種脫除廢氣中二氧化硫的裝置及方法,解決了現(xiàn)有廢氣脫硫技術(shù)存在的問題。脫除廢氣中二氧化硫的裝置,包括逆向剪切旋轉(zhuǎn)填料床、貧液儲槽、富液儲槽、貧液循環(huán)泵、富液循環(huán)泵,逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器為并流結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)填料床中氣液并流接觸。脫除廢氣中二氧化硫的方法,脫硫吸收劑與含SO2的廢氣經(jīng)多層逆向旋轉(zhuǎn)填料和形體阻力件進行多級并流接觸,將廢氣中的SO2快速轉(zhuǎn)入到脫硫吸收劑中。本發(fā)明所述裝置體積小,處理氣量范圍寬,結(jié)構(gòu)簡單,操作容易,與傳統(tǒng)塔器相比,工藝具有脫硫率高、氣相壓降小、能耗低、投資和運行費用低、運行穩(wěn)定、開停車方便等優(yōu)點。
【專利說明】脫除廢氣中二氧化硫的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢氣脫硫領(lǐng)域,具體涉及一種以離子液體為脫硫劑,分別以逆向剪切旋轉(zhuǎn)填料床和旋轉(zhuǎn)填料床為吸收反應器和解吸反應器,連續(xù)法脫除廢氣中二氧化硫的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,工業(yè)廢氣對環(huán)境的影響日益嚴重,其中SO2是最主要的工業(yè)廢氣之一,2008-2009年SO2排放量已占工業(yè)廢氣排放總量的60%以上,控制SO2排放成為工業(yè)廢氣減排的關(guān)鍵。而工業(yè)廢氣中SO2的排放又主要集中在電力、熱力,金屬冶煉,非金屬礦物制品,化學化工等行業(yè),分別約占SO2排放總量的55%、14%,9.5%、5.8%。可見,煙氣脫硫是減排SO2的主要途徑。2012年執(zhí)行了新的火電廠大氣污染物排放標準,煙氣中SO2出口濃度從之前的(400?1200)mg/m3降低到(50?200)mg/m3,這使得現(xiàn)有的以濕式石灰石/石灰法為主的煙氣脫硫技術(shù)很難達標排放或不能經(jīng)濟運行。另一方面,我國硫資源需求不斷上升與硫資源相對匱乏間的矛盾日益突出,2012年進口硫磺1120萬噸,較上一年增加了 17.6%。因此,開發(fā)脫硫效率高、成本低,可回收SO2的煙氣脫硫技術(shù)迫在眉睫。
[0003]現(xiàn)有濕法脫硫工藝主要以填料塔、噴淋塔、鼓泡塔等塔式設備作為吸收反應器,因而,雖具有技術(shù)成熟、脫硫效率高(可達90%以上)、處理能力大等優(yōu)點,但普遍存在系統(tǒng)復雜、設備體積龐大、占地面積廣、能耗高、投資和操作費用高,吸收液的揮發(fā)性造成吸收液不必要的損耗,在運行過程中需不斷補充新鮮吸收液、耗水量大,產(chǎn)生的廢水需進一步處理,或產(chǎn)生CaSO4等廢棄物,易產(chǎn)生二次污染等缺點。其次,脫硫副產(chǎn)物等無法進行有效利用,即使有一定的利用價值,也大都需經(jīng)過加工處理才能利用,且其銷路不暢,脫硫副產(chǎn)物大多棄置不用,造成嚴重的硫資源浪費。因此尋求一種不易揮發(fā)、吸收容量大、可循環(huán)利用的理想脫硫劑和高效率、低能耗的脫硫裝置是未來的研究重點和熱點。
[0004]離子液體是由有機陽離子和有機或無機陰離子組成的在室溫下或接近室溫條件下呈液態(tài)的鹽類,具有低熔點、低蒸汽壓、良好的熱力學穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)可調(diào)性等獨特的性質(zhì),是一種新型的環(huán)境友好溶劑。將離子液體作為脫硫劑脫除二氧化硫不僅吸收容量大,而且由于它不易揮發(fā),不存在吸收液的損失,也不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì),在解吸后還可以循環(huán)利用,吸收效率仍很高,工藝綠色化,有望解決現(xiàn)有脫硫方法中副產(chǎn)品處理困難、易產(chǎn)生二次污染等問題。通過加熱等方法解吸出的高濃度二氧化硫可作為液體SO2、硫酸、硫磺和其他硫化工產(chǎn)品的優(yōu)良原料。既避免了二次污染,又回收了硫資源。目前,離子液體法廢氣脫硫(中國發(fā)明專利CN1698928A、CN1709553A、CN102126968A、CN101745290A、CN101601961A、CN101671259)工藝尚處于實驗室研究階段,吸收反應器以吸收瓶或吸收管為主,通過鼓泡水浴加熱控制吸收溫度,四甲基胍乳酸鹽(Angew.Chem.1nt.Ed.2004,43,2415-2417)、醇胺羧酸鹽(中國專利申請 200510069406.6)、[bmim] [BF4]、[TMG] [BF4]、[TMG] [BTA]、[TMGB2] [BTA] (Chem.Commun.,4027-4029,2006)、乙醇胺乳酸鹽、季銨鹽等離子液體均對二氧化硫表現(xiàn)出較好的吸附作用。脫硫效率高達90%以上,平衡時間短,但傳質(zhì)過程未得到強化,限制了脫硫效率的進一步提高,且離該脫硫技術(shù)的工業(yè)化應用有很大的差距。
[0005]超重力技術(shù)是通過旋轉(zhuǎn)填料床(RPB)來實現(xiàn)的一種過程強化新技術(shù),即利用旋轉(zhuǎn)填料產(chǎn)生的離心力來模擬超重力環(huán)境,使液體流動速度加快,液膜的厚度變薄,特別是高粘度液體,相間面積和表面更新速率得到大幅度地增加,總傳質(zhì)系數(shù)提高I?3個數(shù)量級,但這主要是因液相的傳質(zhì)系數(shù)和相界面積的提高,而對于氣相的強化效果和傳質(zhì)系數(shù)的提高不明顯,且現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)填料床的結(jié)構(gòu)還存在液體分布不均等缺陷。而離子液體吸收SO2屬于氣膜和液膜共同控制的過程。因而,開發(fā)能同時強化氣相和液相傳質(zhì)過程的旋轉(zhuǎn)填料床意義重大。
[0006]另外,旋轉(zhuǎn)填料床的氣液接觸方式有逆流、并流和錯流之分,其中并流可以借助于離心力產(chǎn)生自吸的作用,來大大降低氣相阻力損失,節(jié)省氣體輸送能耗。
[0007]基于上述分析,本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)填料床存在的難題,開發(fā)適合并流操作的逆向剪切旋轉(zhuǎn)填料床作為SO2的吸收設備,離子液體為循環(huán)吸收劑的可再生廢氣脫硫方法及裝置,能適用于工業(yè)廢氣的處理量大、凈化程度高等場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的:針對以上問題和不足,提供一種在旋轉(zhuǎn)填料床中,以離子液體為脫硫劑,可以連續(xù)操作的脫硫方法和裝置,利用旋轉(zhuǎn)填料床的特點,克服離子液體的高粘度和表面張力,同時強化氣相和液相的傳質(zhì)過程及其SO2吸收速率。
[0009]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實現(xiàn):
脫除廢氣中二氧化硫的裝置,包括逆向剪切旋轉(zhuǎn)填料床、貧液儲槽、富液儲槽、貧液循環(huán)泵、富液循環(huán)泵,
所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器包括旋轉(zhuǎn)床主體、設備支架和傳動裝置,旋轉(zhuǎn)床主體包括上下兩部分:進氣室和主腔室,主腔室內(nèi)設有可高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子,主腔室切向連接排氣管,主腔室底部連接排液管,填料轉(zhuǎn)子中心設置液體分布器,液體分布器連接進液管,進氣室切向連接進氣管,上蓋板中心處和填料轉(zhuǎn)子頂部開孔與進氣室連通。
[0010]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器為并流結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)填料床中氣液并流接觸,其進液管與貧液循環(huán)泵相連,旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的排液管與富液儲槽相連,旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的進氣管與含硫廢氣相連,排氣管與煙?相連。
[0011]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的填料轉(zhuǎn)子包括分別獨立旋轉(zhuǎn)的上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤,上轉(zhuǎn)盤底部和下轉(zhuǎn)盤頂部分別安裝有若干同心環(huán)狀填料支撐,填料支撐內(nèi)部裝有填料形成填料環(huán),上、下轉(zhuǎn)盤上的填料環(huán)互相嵌套,相鄰填料環(huán)之間留有間隙,上轉(zhuǎn)盤頂部與實心軸連接,下轉(zhuǎn)盤底部與空心軸連接,空心軸頂部連接液體分布器,空心軸底部連接進液管。
[0012]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的上轉(zhuǎn)盤底部和下轉(zhuǎn)盤頂部分別設置有若干同心環(huán)狀的槽,填料環(huán)固定于槽內(nèi),填料環(huán)的自由端伸入另一轉(zhuǎn)盤的槽內(nèi)、并與另一轉(zhuǎn)盤的槽底留有間隙。
[0013]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器在填料最外層與主腔室殼體之間添加除霧層,固定在殼體之上,除霧層由金屬絲網(wǎng)填料組成。
[0014]所述的主腔室和進氣室通過上蓋板隔離,上蓋板中心位置開孔并沿孔周設置筒形結(jié)構(gòu),筒形結(jié)構(gòu)底部與填料轉(zhuǎn)子頂部開孔的孔周連接,實心軸穿過筒形結(jié)構(gòu)與上轉(zhuǎn)盤連接,進氣室內(nèi)部通過筋板加固。
[0015]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的填料支撐為筒狀不銹鋼圈,周向密布開孔,填料支撐的外緣設置有若干形體阻力件,所述的形體阻力件為金屬片狀突起、外形為矩形或三角形,垂直安裝于填料支撐的外緣。
[0016]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的空心軸與進液管之間使用旋轉(zhuǎn)接頭連接。
[0017]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的填料轉(zhuǎn)子頂部開孔與進氣室連通的部位設置密封結(jié)構(gòu),所述的密封結(jié)構(gòu)包括上下設置的上密封蓋和下密封蓋,上密封蓋套于筒形結(jié)構(gòu),下密封蓋與上轉(zhuǎn)盤連接,下密封蓋中心均布設置若干扇形孔,上、下密封蓋上設有迷宮環(huán),上、下密封蓋的迷宮環(huán)相嵌在一起,迷宮環(huán)的最外圈設置油封氈圈。
[0018]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的整個旋轉(zhuǎn)床主體及電機均安裝在設備支架上,旋轉(zhuǎn)床主體通過卡座固定于支架中心處,電機固定于支架上下部位的T形槽內(nèi),電機固定螺栓可在T形槽內(nèi)滑動,所述傳動裝置包括空心軸、實心軸、皮帶輪、皮帶和電機組成,空心軸和實心軸外端都裝有被動皮帶輪,通過皮帶與電機相連接。
[0019]脫除廢氣中二氧化硫的方法,基于上述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置完成,步驟如下:
脫硫吸收劑經(jīng)過貧液泵輸送至逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的液體分布器,從液體分布器的小孔沿徑向噴出,進入高速旋轉(zhuǎn)的填料,脫硫吸收劑受到多層逆向旋轉(zhuǎn)填料的切割、捕集、聚并成為微米級的液膜、液滴和液絲,含SO2的廢氣由進氣管輸送到旋轉(zhuǎn)床進氣室,然后進入主腔室,在壓力的推動下沿轉(zhuǎn)子的內(nèi)緣穿過填料,經(jīng)多層逆向旋轉(zhuǎn)填料和形體阻力件反復剪切、分散,與脫硫吸收劑在多次剪切、分散過程中進行多級并流接觸,將廢氣中的SO2快速轉(zhuǎn)入到脫硫吸收劑中,從轉(zhuǎn)子甩出的液體被主腔室的外殼捕獲并沿殼壁流下,從置于底部的排液管排出成為脫硫富液進入富液儲槽,而脫硫后的廢氣則從排氣管排出進入煙道;所述的脫硫吸收劑為乙醇胺乳酸鹽離子液體、己內(nèi)酰胺-四丁基溴化銨離子液體或1,I, 3,3-四甲基胍乳酸鹽離子液體,或者是非水溶性離子液體的水溶液;脫硫吸收劑與含SO2廢氣的體積比為0.1?8L/m3,廢氣中SO2體積濃度為0.02?3%,操作溫度為15?65°C。
[0020]本發(fā)明結(jié)合離子液體和超重力技術(shù)的優(yōu)勢,以并流操作的逆向剪切旋轉(zhuǎn)填料床為脫硫吸收設備,離子液體為循環(huán)吸收劑的可再生廢氣脫硫方法及裝置。利用旋轉(zhuǎn)填料床的特點,克服離子液體的粘度和表面張力,將液體分散成微米級的液膜、液絲和液滴,從而強化氣-液間的傳質(zhì)過程,提高脫硫率和解吸率。同時,發(fā)明逆向剪切旋轉(zhuǎn)填料床增加氣相的瑞動,進一步提聞氣相的傳質(zhì)速率。本發(fā)明具有脫硫效率聞,達99%以上,能耗低,投資和運行成本低,脫硫劑能重復循環(huán)使用,無二次污染,SO2回收利用等優(yōu)點,實現(xiàn)了資源化回收治理廢氣中的SO2,這將有利于工業(yè)化推廣應用。
[0021]本發(fā)明所述裝置體積小,處理氣量范圍寬,結(jié)構(gòu)簡單,操作容易,與傳統(tǒng)塔器相比,工藝具有脫硫率高、氣相壓降小、能耗低、投資和運行費用低、運行穩(wěn)定、開停車方便等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖, 圖2是逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器設備主體示意圖,
圖3是逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器形體阻力件一種結(jié)構(gòu)示意圖,
圖4是形體阻力件另一種結(jié)構(gòu)示意圖,
圖5是上下轉(zhuǎn)盤上填料環(huán)的組裝示意圖,
圖6是逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,
圖中:1_逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器,2-貧液儲槽,3-富液儲槽,4-貧液循環(huán)泵,5-富液循環(huán)泵,6?8_調(diào)節(jié)閥,F(xiàn)-流量計,a-脫硫后的氣體,b-含S02的氣體;
1.1-進氣管,1.2-旋轉(zhuǎn)床主體,1.3-排液管,1.4-旋轉(zhuǎn)接頭,1.5-設備支架,1.6-皮帶,1.7-排氣管,1.8-T型槽,1.9-電機,1.10-主腔室,1.11-填料環(huán),1.12-吸收器液體分布器,1.13-空心軸,1.14-軸承,1.15-軸套I,1.16-油封,1.17-下轉(zhuǎn)盤,1.18-除霧層1.19-上轉(zhuǎn)盤,1.20-下密封蓋,1.21-上密封蓋,1.22-上蓋板,1.23-進氣室,1.24-筋板,1.25-軸套II,1.26-實心軸,1.27-皮帶輪。
【具體實施方式】
[0023]結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0024]脫除廢氣中二氧化硫的裝置,包括逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器1、貧液儲槽2、富液儲槽3、貧液泵4、富液泵5,
所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器包括旋轉(zhuǎn)床主體1.2、設備支架1.5和傳動裝置,旋轉(zhuǎn)床主體1.3包括上下兩部分:進氣室1.20和主腔室1.10,主腔室1.10內(nèi)設有可高速旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子,主腔室1.10側(cè)向連接排氣管1.7,主腔室1.10底部連接排液管1.3,填料轉(zhuǎn)子中心設置液體分布器1.12,液體分布器1.12連接進液管,進氣室1.23切向連接進氣管1.1,上蓋板1.22中心處和填料轉(zhuǎn)子頂部開孔與進氣室1.23連通。
[0025]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I為并流結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)填料床中氣液并流接觸,其進液管與貧液循環(huán)泵4相連,旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的排液管1.3與富液儲槽3相連,旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的進氣管1.1與含硫廢氣相連,排氣管1.7與煙囪相連。
[0026]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的填料轉(zhuǎn)子包括分別獨立旋轉(zhuǎn)的上轉(zhuǎn)盤1.19和下轉(zhuǎn)盤1.17,上轉(zhuǎn)盤1.19底部和下轉(zhuǎn)盤1.17頂部分別安裝有若干同心環(huán)狀填料支撐,填料支撐內(nèi)部裝有填料形成填料環(huán)1.11,上、下轉(zhuǎn)盤上的填料環(huán)互相嵌套,相鄰填料環(huán)之間留有間隙,上轉(zhuǎn)盤1.19頂部與實心軸1.26連接,下轉(zhuǎn)盤1.17底部與空心軸1.13連接,空心軸1.13頂部連接液體分布器1.12,空心軸1.13底部連接進液管。
[0027]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的上轉(zhuǎn)盤1.19底部和下轉(zhuǎn)盤1.17頂部分別設置有若干同心環(huán)狀的槽,填料環(huán)1.11固定于槽內(nèi),填料環(huán)的自由端伸入另一轉(zhuǎn)盤的槽內(nèi)、并與另一轉(zhuǎn)盤的槽底留有間隙。
[0028]所述的旋轉(zhuǎn)填料床吸收器在填料最外層與殼體之間添加除霧層1.18,固定在殼體之上,除霧層由金屬絲網(wǎng)填料組成。
[0029]主腔室1.10和進氣室1.23通過上蓋板1.22隔離,上蓋板1.22中心位置開孔并沿孔周設置筒形結(jié)構(gòu),筒形結(jié)構(gòu)底部與填料轉(zhuǎn)子頂部開孔的孔周連接,實心軸1.26穿過筒形結(jié)構(gòu)與上轉(zhuǎn)盤1.19連接,進氣室1.23內(nèi)部通過筋板1.24加固。
[0030]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的填料支撐為筒狀不銹鋼圈,周向密布開孔,填料支撐的外緣設置有若干形體阻力件,所述的形體阻力件為金屬片狀突起、外形為矩形或三角形,垂直安裝于填料支撐的外緣。
[0031]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的空心軸1.13與進液管之間使用旋轉(zhuǎn)接頭1.4連接。
[0032]逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的填料轉(zhuǎn)子頂部開孔與進氣室連通的部位設置密封結(jié)構(gòu),所述的密封結(jié)構(gòu)包括上下設置的上密封蓋1.21和下密封蓋1.20,上密封蓋1.21套于筒形結(jié)構(gòu),下密封蓋1.20與上轉(zhuǎn)盤1.19連接,下密封蓋1.20中心均布設置若干扇形孔,上、下密封蓋上設有迷宮環(huán),上、下密封蓋的迷宮環(huán)相嵌在一起,迷宮環(huán)的最外圈設置油封租圈。
[0033]所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的整個旋轉(zhuǎn)床主體1.2及電機1.9均安裝在設備支架1.5上,旋轉(zhuǎn)床主體1.2通過卡座固定于支架1.5中心處,電機1.9固定于支架1.5上下部位的T形槽1.8內(nèi),電機固定螺栓可在T形槽1.8內(nèi)滑動,所述傳動裝置包括空心軸
1.13、實心軸1.26、皮帶輪1.27、皮帶1.6和電機1.9組成,空心軸1.13和實心軸1.26外端都裝有被動皮帶輪,通過皮帶1.6與電機1.9相連接。
[0034]逆向旋轉(zhuǎn)填料床的轉(zhuǎn)速為200?1600 r/min。
[0035]脫除廢氣中二氧化硫的方法,超重力場條件下進行的氣-液間脫硫反應吸收SO2和脫硫富液的再生釋放SO2,用離子液體作為脫硫吸收劑,如圖1所示。
[0036]a)、吸收過程,將配制一定濃度的離子液體注入到貧液儲槽2 ;開啟旋轉(zhuǎn)填料床吸收器1,根據(jù)工藝要求,分別調(diào)節(jié)兩臺電機1.9至預定的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速;然后開啟貧液循環(huán)泵4,脫硫貧液經(jīng)流量計F計量后,從旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的進液管進入,經(jīng)空心軸1.13進入吸收器液體分布器1.12,在吸收器液體分布器1.12作用下,從吸收器液體分布器的小孔沿徑向噴出,進入高速旋轉(zhuǎn)的填料,脫硫吸收劑被旋轉(zhuǎn)的填料多次分割、凝并成微小的液膜、液絲和液滴,形成極大的相間界面和表面更新速率,使得氣-液間的傳質(zhì)得到極大的強化;含SO2的廢氣由進氣管輸送到旋轉(zhuǎn)床進氣室,在壓力的推動下沿轉(zhuǎn)子的內(nèi)緣進入旋轉(zhuǎn)的填料中,與脫硫吸收劑進行并流接觸,將廢氣中的SO2轉(zhuǎn)入到脫硫吸收劑中,從轉(zhuǎn)子甩出的液體被主腔室的外殼截獲并沿殼壁流下,從置于下面的排液管排出成為脫硫富液進入富液儲槽,而氣體則從排氣管排出進入煙道;
b)、解吸過程,脫硫富液可以直接加熱蒸發(fā)或蒸汽汽提出富液中的SO2,其中SO2經(jīng)加壓進產(chǎn)品儲罐或去制酸車間;解吸后的液體為脫硫貧液,循環(huán)使用;
所述的脫硫吸收劑為乙醇胺乳酸鹽離子液體、己內(nèi)酰胺-四丁基溴化銨離子液體、1,1,3, 3-四甲基胍乳酸鹽離子液體等,也可以是非水溶性離子液體的水溶液,如胍鹽類離子液體水溶液。
[0037]所述的吸收過程的脫硫吸收劑與含SO2廢氣的體積比為(0.1?8)L/m3,廢氣中SO2體積濃度為(0.02?3) %,操作溫度為(15?65) V ;
所述的解吸過程的解吸溫度為(100?155) V。
[0038]實施例1:設定旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的上、下轉(zhuǎn)盤逆向旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速均為400 r/min,乙醇胺乳酸鹽離子液體,廢氣中SO2的濃度為0.3%,廢氣流量為150 m3/h,液氣比為0.8 L/m3,吸收反應溫度為30°C,廢氣脫硫率高于99.3%。
[0039]實施例2:設定旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的上、下轉(zhuǎn)盤逆向旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速均為600 r/min,己內(nèi)酰胺-四丁基溴化銨離子液體,廢氣中SO2的濃度為0.1%,廢氣流量為160 m3/h,液氣比為0.6 L/m3,吸收反應溫度為35°C,廢氣脫硫率高于99.3%。
[0040]實施例3:設定旋轉(zhuǎn)填料床吸收器I的上、下轉(zhuǎn)盤逆向旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速均為600 r/min,1,I, 3,3-四甲基胍乳酸鹽離子液體,廢氣中SO2的濃度為1%,廢氣流量為120 m3/h,液氣比為3 L/m3,吸收反應溫度為35°C,廢氣脫硫率高于99.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于包括逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)、貧液儲槽(2 )、富液儲槽(3 )、貧液循環(huán)泵(4 )以及富液循環(huán)泵(5 ), 所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器包括旋轉(zhuǎn)床主體(1.2)、設備支架(1.5)和傳動裝置,旋轉(zhuǎn)床主體(1.3)包括上下兩部分:進氣室(1.20)和主腔室(1.10),主腔室(1.10)內(nèi)設有可高速逆向旋轉(zhuǎn)的填料轉(zhuǎn)子,主腔室(1.10)切向連接排氣管(1.7),主腔室(1.10)底部連接排液管(1.3),填料轉(zhuǎn)子中心設置液體分布器(1.12),液體分布器(1.12)連接進液管,進氣室(1.23)切向連接進氣管(1.1),上蓋板(1.22)中心處和填料轉(zhuǎn)子頂部開孔與進氣室(1.23)連通, 逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)為并流結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)填料床中氣液并流接觸,其進液管經(jīng)貧液循環(huán)泵(4)與吸收劑貧液儲槽(2)相連,旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的排液管(1.3)與富液儲槽(3)相連,旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的進氣管(1.0與含二氧化硫廢氣相連,排氣管(1.7)與煙囪相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的填料轉(zhuǎn)子包括分別獨立旋轉(zhuǎn)的上轉(zhuǎn)盤(1.19)和下轉(zhuǎn)盤(1.17),上轉(zhuǎn)盤(1.19)底部和下轉(zhuǎn)盤(1.17)頂部分別安裝有若干同心環(huán)狀填料支撐,填料支撐內(nèi)部裝有填料形成填料環(huán)(1.11),上、下轉(zhuǎn)盤上的填料環(huán)互相嵌套,相鄰填料環(huán)之間留有間隙,上轉(zhuǎn)盤(1.19)頂部與實心軸(1.26)連接,下轉(zhuǎn)盤(1.17)底部與空心軸(1.13)連接,空心軸(1.13)頂部連接液體分布器(1.12),空心軸(1.13)底部連接進液管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的上轉(zhuǎn)盤(1.19)底部和下轉(zhuǎn)盤(1.17)頂部分別設置有若干同心環(huán)狀的槽,填料環(huán)(1.11)固定于槽內(nèi),填料環(huán)的自由端伸入另一轉(zhuǎn)盤的槽內(nèi)、并與另一轉(zhuǎn)盤的槽底留有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于填料最外層與主腔室(1.10)殼體之間添加除霧層(1.18),除霧層由金屬絲網(wǎng)或塑料絲網(wǎng)填料組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于主腔室(1.10)和進氣室(1.23)通過上蓋板(1.22)隔離,上蓋板(1.22)中心位置開孔并沿孔周設置筒形結(jié)構(gòu),便于實心軸(1.26)穿過上蓋板與上轉(zhuǎn)盤(1.19)連接,進氣室(1.23)內(nèi)部通過筋板(1.24)將軸套II (1.25)與上蓋板加固。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的填料支撐為筒狀不銹鋼圈或網(wǎng)孔板,周向密布開孔,填料支撐的外緣設置有若干形體阻力件,所述的形體阻力件為金屬片狀突起、外形為矩形或三角形等,垂直安裝于填料支撐的外緣周向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的空心軸(1.13)與進液管之間使用旋轉(zhuǎn)接頭(1.4)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的填料轉(zhuǎn)子頂部開孔與進氣室連通的部位設置密封結(jié)構(gòu),所述的密封結(jié)構(gòu)包括上下設置的上密封蓋(1.21)和下密封蓋(1.20),上密封蓋(1.21)套于筒形結(jié)構(gòu),下密封蓋(1.20)與上轉(zhuǎn)盤(1.19)連接,下密封蓋(1.20)中心均布設置若干扇形孔,上、下密封蓋上設有迷宮環(huán),上、下密封蓋的迷宮環(huán)相嵌在一起,迷宮環(huán)的最外圈設置油封氈圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種脫除廢氣中二氧化硫的裝置,其特征在于所述的逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器(I)的整個旋轉(zhuǎn)床主體(1.2)及電機(1.9)均安裝在設備支架(1.5)上,旋轉(zhuǎn)床主體(1.2)通過卡座固定于支架(1.5)中心處,電機(1.9)固定于支架(1.5)上下部位的T形槽(1.8)內(nèi),電機固定螺栓可在T形槽(1.8)內(nèi)滑動,所述傳動裝置包括空心軸(1.13)、實心軸(1.26)、皮帶輪(1.27)、皮帶(1.6)和電機(1.9)組成,空心軸(1.13)和實心軸(1.26)外端都裝有被動皮帶輪,通過皮帶(1.6)與電機(1.9)相連接。
10.一種脫除廢氣中二氧化硫的方法,基于如權(quán)利要求9所述的一種脫除廢氣中二氧化硫的裝置完成,其特征在于步驟如下: 脫硫吸收劑經(jīng)過貧液泵輸送至逆向旋轉(zhuǎn)填料床吸收器的液體分布器,從液體分布器的小孔沿徑向噴出,進入高速旋轉(zhuǎn)的填料,脫硫吸收劑受到多層逆向旋轉(zhuǎn)填料的切割、捕集、聚并成為微米級的液膜、液滴和液絲,含SO2的廢氣由進氣管輸送到旋轉(zhuǎn)床進氣室,然后進入主腔室,在壓力的推動下沿轉(zhuǎn)子的內(nèi)緣穿過填料,經(jīng)多層逆向旋轉(zhuǎn)填料和形體阻力件反復剪切、分散,與脫硫吸收劑在多次剪切、分散過程中進行多級并流接觸,將廢氣中的SO2快速轉(zhuǎn)入到脫硫吸收劑中,從轉(zhuǎn)子甩出的液體被主腔室的外殼捕獲并沿殼壁流下,從置于底部的排液管排出成為脫硫富液進入富液儲槽,而脫硫后的廢氣則從排氣管排出進入煙道; 所述的脫硫吸收劑為乙醇胺乳酸鹽離子液體、己內(nèi)酰胺-四丁基溴化銨離子液體或.1,I, 3,3-四甲基胍乳酸鹽離子液體,或者是非水溶性離子液體的水溶液;脫硫吸收劑與含SO2廢氣的體積比為0.1~8L./m3,廢氣中SO2體積濃度為0.02~3%,操作溫度為15~65°C。
【文檔編號】B01D53/14GK103463936SQ201310402587
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月7日
【發(fā)明者】劉有智, 袁志國, 焦緯洲, 祁貴生, 張巧玲, 高璟, 栗秀萍, 申紅艷, 王建偉, 宋衛(wèi) 申請人:中北大學
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