PL165481B1

PL165481B1 - Method of and apparatus for treating waste gases containing dusty matter and chemical pollutants

Info

Publication number: PL165481B1
Application number: PL90285043A
Authority: PL
Inventors: Hiroshi Yanagioka; Yoshio Ogawa; Yoshiaki Komatsubara; Kenji Kobayashi
Original assignee: Chiyoda Chem Eng Construct Co
Priority date: 1989-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1994-12-30
Also published as: DE69015248D1; CN1048506A; KR900017646A; EP0396375A3; CN1021020C; PL285043A1; US5120518A; EP0396375B1; DE69015248T2; ES2066126T3; KR950012520B1; EP0396375A2; CS206990A2

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do obróbki gazu odlotowego zawierającego pyły i zanieczyszczenia chemiczne, a zwłaszcza urządzenie do chłodzenia i odpylania oraz chemicznego oddziaływania, a szczególnie odsiarczania gazu odlotowego wydzielanego z różnych zakładów przemysłowych. Według wynalazku urządzenie schładzające i odpylające oraz urządzenie do obróbki chemicznej gazu odlotowego są integralnie połączone w jednostkę o mniejszych wymiarach do skutecznej obróbki gazu odlotowego.

Przy odsiarczaniu gazu odlotowego na mokro konieczne jest chłodzenie tego gazu przed odsiarczaniem, na tym etapie związki tlenku siarki są eliminowane przez absorpcję. W znanych urządzeniach do odsiarczania, kolumna odpylająca z zastosowaną pompą cyrkulacyjną dla cieczy chłodzącej, jest instalowana poza głównym urządzeniem odsiarczającym, gdzie związki tlenku siarki podlegają reakcji i są absorbowane przez ciecz absorbującą, natomiast schładzanie i odpylanie gazu odlotowego jest przeprowadzane we wspomnianej kolumnie przed odsiarczaniem. W wyniku takiego rozwiązania, urządzenie do odsiarczania staje się jako całość większe, co odpowiednio zwiększa nakłady na zainstalowanie i eksploatację urządzenia. Mając na względzie pominięcie takiej kolumny odpylającej, zgłaszający zaproponowałjuż uprzednio takie uzyskiwanie gazu oczyszczonego, w którym gaz odlotowy o wysokiej temperaturze jest doprowadzany do urządzenia odsiarczającego dla przeprowadzenia absorbującej reakcji dwutlenku siarki z mikrocząsteczkami cieczy chłodzącej i mikrocząsteczkami cieczy absorbującej celem przechwycenia przez ciekłe mikrocząsteczki zanieczyszczeń zawartych w gazie odlotowym, przy jednoczesnym chłodzeniu tego gazu zwiększoną zawartością wilgoci, po czym schłodzony gaz odlotowy jest wprowadzany rurami rozprowadzającymi do cieczy absorbującej gdzie

165 481 dwutlenek siarki zostaje wyeliminowany przez absorpcję (japońskie pismo ogłoszeniowe nr Sho. 64-18427).

Takie rozwiązanie nasuwa szereg problemów. Gaz odlotowy wprowadzany do cieczy absorbującej zawiera zarówno mikrocząsteczki cieczy chłodzącej jak i mikrocząsteczki cieczy absorbującej, przy czym cząsteczki te zawierają zwykle pyły, HCl, HF, Al i inne zanieczyszczenia z gazu odlotowego, które zostają rozcieńczone w cieczy absorbującej co powoduje pogorszenie jakości produktów ubocznych odsiarczania takich jak gips. Ponadto rozcieńczenie cieczy absorbującej mikrocząsteczkami cieczy chłodzącej oraz połączenie cieczy absorbującej z mikrocząsteczkami cieczy chłodzącej wpływa niekorzystnie na skuteczność odsiarczania urządzenia. Pod tymi względami takie rozwiązanie okazało się więc nie w pełni zadawalające. Ponieważ problem powyższy nie został do tej pory rozwiązany, to nadal gaz odlotowy przed wprowadzeniem do cieczy absorbującej musi być schładzany i poddany obróbce w oddzielnym urządzeniu odpylającym celem wyeliminowania porwanych mikrocząsteczek cieczy chłodzącej i pyłów. Działanie takie jest związane z szeregiem trudności i jest ekonomicznie nieatrakcyjne.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia do obróbki gazu odlotowego, które w pojedynczej jednostce o zwartej budowie zawiera zespół złożony z komory chłodząco-odpylającej stosującej ciecz chłodzącą oraz z komory obróbki chemicznej stosującej ciecz absorbującą tak, aby urządzenie do obróbki gazu odlotowego było ekonomicznie eksploatowane w kontrolowanych warunkach bez możliwości zanieczyszczenia cieczy absorpcyjnej pyłami i cieczą chłodzącą, co całkowicie zapobiegałoby zatykaniu rurociągów.

Cel ten osiągnięto według wynalazku tworząc urządzenie do obróbki gazu odlotowego zawierającego pyły i zanieczyszczenia chemiczne, zawierające komorę odpylającą, elementy wlotowe do wprowadzania strumienia gazu odlotowego, przeznaczonego do obróbki w komorze odpylającej, spryskiwacz w komorze odpylającej do rozpylaniamikrokropelek cieczy chłodzącej w strumienu gazu odlotowego wchodzącego do komory odpylającej dla ochłodzenia i wychwycenia pyłów za pomocą mikrokropelek cieczy chłodzącej gromadzonych na płycie zbierającej znajdującej się w komorze odpylającej, rurę odciekową podłączoną do komory odpylającej, wyprowadzającą ciecz chłodzącą z wychwyconymi pyłami z komory odpylającej, komorę obróbki chemicznej współpracującą hydraulicznie z komorą odpylającą, odbierającą pozbawiony pyłów gaz odlotowy z komory odpylającej i zawierającą zbiornik cieczy absorbującej, rury rozprowadzania gazu w komorze obróbki chemicznej, wprowadzające pozbawiony pyłów gaz odlotowy do zbiornika cieczy absorpcyjnej tak, że pozbawiony pyłu gaz zostaje obrobiony chemicznie cieczą absorbującą dla usunięcia z niego zanieczyszczeń chemicznych oraz rurę odprowadzającą wyprowadzającą gaz pozbawiony pyłów i zanieczyszczeń chemicznych z komory obróbki chemicznej, charakteryzujące się tym, że w pojedynczej kadzi, poniżej komory odpylającej znajduje się komora obróbki chemicznej, natomiast wewnątrz komory odpylającej znajduje się prostopadła przegroda kierująca strumień gazu odlotowego pionowo w dół do komory obróbki chemicznej. Ponadto korzystne jest, gdy pomiędzy komorą odpylającą i komorą obróbki chemicznej znajduje się pozioma przegroda, która jest wyposażona w wiele skierowanych do dołu rur rozprowadzania gazu, łączących się z obiema komorami.

Zasadniczo, urządzenie według wynalazku zawiera kadź w postaci konteneru lub kolumny, której górna część jest używana wyłącznie na komorę chłodząco-odpylającą, a dolna część jest używana na komorę obróbki chemicznej ponieważ oddzielanie cieczy chłodzącej od gazu odlotowego dokonywane jest grawitacyjnie. W komorze chłodząco-odpylającej cieczą chłodzącą korzystnie jest woda, która jest tania i przy niewielkim zanieczyszczeniu nie wpływa na ciecz absorbującą używaną w komorze obróbki chemicznej. Ciecz absorbująca wprowadzana do komory obróbki chemicznej gazu odlotowego jest dobierana odpowiednio do rodzaju gazu odlotowego. W przypadku gdy zanieczyszczeniami zawartymi w gazie odlotowym są substancje kwaśne takie jak: SO2, SO3, NO, N2 O3, NO2, N2O4, N2O5, HCl, HF itp., można jako cieczy absorbującej użyć wodnego roztworu lub szlamu, substancji alkalicznej takiej jak związek metalu alkalicznego, związek metalu ziem alkalicznych itp. Szczególnie korzystną cieczą absorbującą jest szlam wodorotlenku wapniowego lub węglanu wapniowego. W przypadku gdy chemicznym zanieczyszczeniem zawartym w gazie odlotowym jest dwutlenek siarki, wówczas wodorotlenek wapniowy lub węglan wapniowy zawarty w szlamie będzie reagować z dwutlen4

165 481 kiem siarki tworząc siarczan wapniowy. Wprowadzając powietrze lub tlen do cieczy absorbującej można przetworzyć siarczan wapniowy w gips o wartości handlowej.

Jeżeli natomiast zanieczyszczeniem zawartym w gazie odlotowym jest substancja zasadowa, taka jak amoniak lub amina, wówczas jako cieczy absorbującej można użyć roztworu wodnego substancji kwaśnej, takiej jak kwas solny. Cieczą chłodzącą może być wodny roztwór kwaśny lub zasadowy, zależnie od rodzaju zanieczyszczenia. Zarówno ciecz chłodząca jak i ciecz absorbująca mogą być odpowiednio wybrane w zależności od rodzaju gazu odlotowego.

Ciecz chłodząca jest rozpylana w postaci mikrokropel przez spryskiwacz co ułatwia jej zetknięcie z gazem odlotowym. Spryskiwaczem cieczy chłodzącej może być dowolne znane urządzenie pod warunkiem, że jest zdolne do tworzenia mikrokropel cieczy chłodzącej. Przykładowo mogą to być: rozpylacz obrotowy, rozpylacz odrzutowy, rozpylacz dwuskładnikowy itp.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, naktórym fig. 1 przedstawia schematycznie podłużny przekrój przez urządzenie rozwiązane według pierwszego przykładu wykonania wynalazku i pokazuje głównie zespół złożony z komory chłodząco-odpylającej i komory do obróbki chemicznej, fig. 2 - częściowy przekrój w widoku perspektywicznym głównej części urządzenia z fig. 1, fig. 3 - schematyczny przekrój podłużny inaczej rozwiązanego urządzenia według wynalazku i pokazuje głównie zespół złożony z komory chłodząco-odpylającej i komory do obróbki chemicznej, fig. 4 - widok perspektywiczny głównej części urządzenia z fig. 3 w częściowym przekroju, fig. 5 - schematyczny przekrój podłużny przez jeszcze inaczej rozwiązane urządzenie według wynalazku i pokazuje głównie komorę chłodząco-odpylającą, fig. 6 - schematyczny przekrój podłużny przez dalszy przykład urządzenia według wynalazku, pokazany tak jak na fig. 5, a fig. 7 przedstawia schematycznie rurę rozprowadzania gazu przytwierdzoną do płyty zbierającej w sposób pozwalający na regulację wysokości zamontowania.

Na figurze 2 i 4 pominięto rozpylacze lub atomizery cieczy chłodzącej, dla uproszczenia rysunku.

Na figurze 1 i 2 przedstawiony jest przykład wykonania urządzenia według wynalazku, w którym główny korpus 1 urządzenia tworzy zwartą kadź i składa się z komory odpylającej A zajmującej górną połowę kadzi oraz z komory B do chemicznej obróbki odpylanego gazu odlotowego, zajmującą dolną połowę kadzi. Komora odpylająca A posiada w swym górnym końcu płytę wierzchnią 3 oraz umieszczoną w pewnej odległości poniżej wierzchu cylindryczną przegrodę prostopadłą 9. Pomiędzy dolnym końcem przegrody 9 a boczną ścianą komory A jest umieszczona poziomo płyta zbierająca 5 dla zbierania cieczy chłodzącej. Prostopadła ściana tworząca cylindryczną przegrodę prostopadłą 9 może posiadać przekrój w postaci koła, półkola, kwadratu, prostokąta lub inny. Na ścianie bocznej komory odpylającej A znajduje się otwór 11 na gaz odlotowy dołączony do wlotu 12 dla gazu odlotowego. Najwyższy punkt otworu 11 jest umieszczony poniżej górnego końca cylindrycznej przegrody prostopadłej 9, natomiast najniższy punkt otworu 11 znajduje się powyżej płyty zbierającej 5. Rura odciekowa 10 dla cieczy chłodzącej jest otwarta ku spodowi płyty zbierającej 5. Wlot 12 może być przymocowany do ściany bocznej w kierunku stycznym, wskutek czego strumień gazu odlotowego w komorze odpylającej wznosi się podczas ruchu okrężnego, co zwiększa czas styku gazu odlotowego z kropelkami cieczy chłodzącej, poprawiając w ten sposób efekt odpylania i efekt chłodzenia. Pomiędzy komorą odpylania A i komorą obróbki chemicznej B jest umieszczona pozioma przegroda 4 posiadająca szereg otworów 7, przez które rury rozprowadzania gazu 8 przechodzą do dołu łącząc się z obiema komorami A i B. Pozioma przegroda4 jest w swojej centralnej części otwarta, przy czym w tej otwartej części jest umieszczona rura odprowadzająca 6, poddany obróbce gaz odlotowy, wystająca do góry poprzez wnętrze cylindrycznej przegrody prostopadłej 9 i przechodząca przez wierzchnią płytę 3. Dolne końce rur rozprowadzania gazu 8 umieszczone są w pewnej odległości nad dolną płytą 2 komory B. Korzystnie dolne końce rur rozprowadzania gazu 8 umieszczone są 1 do 10 m ponad płytą denną 2. Dolne końce rur rozprowadzania gazu 8 korzystnie wykazują szereg otworów do wydmuchiwania gazu odlotowego na pewną odległość (około 5-50 cm) od dolnego końca, tak aby gaz odlotowy był wydmuchiwany poziomo z dolnej części końcowej.

165 481

Co najmniej jeden spryskiwacz 13 cieczy chłodzącej jest zamontowany wewnątrz wlotu 12 dla gazu odlotowego i/lub w komorze A, powyżej płyty zbierającej 5. Rura odciekowa 10 jest dołączona do zbiornika 15 połączonego ze spryskiwaczami 13 poprzez pompę cyrkulacyjną 16 oraz rurociąg 17. Dołączony do rurociągu 17 rurociąg 18 jest połączony z seperatorem pyłu 19. Rurociąg 20 stanowi rurę dla odpadów ciekłych natomiast odprowadzenie 21 jest pozostawione dla pyłów oddzielonych w postaci stałej. Komora obróbki chemicznej B posiada na swojej ścianie bocznej dołączony rurociąg 26 dla dostarczenia cieczy absorbującej oraz rurociąg 27 dla odprowadzania cieczy absorbującej.

W urządzeniu pokazanym na fig. 1 i 2, przy obróbce gazów odlotowych obciążonych pyłami i zanieczyszczeniami chemicznymi, na przykład dymu odlotowego o wysokiej temperaturze, dym ten jest wprowadzany do komory odpylającej A przez wlot 12, a w tym samym czasie spryskiwacze 13 rozpylają ciecz chłodzącą we wlocie 12 i w komorze A. Dym odlotowy o wysokiej temperaturze stykając się z kropelkami cieczy chłodzącej zostaje schłodzony i jednocześnie nawilgocony. Większość pyłów zawartych w dymie odlotowym zostaje przechwycona przez kropelki cieczy chłodzącej. Strumień dymu odlotowego wraz z zawartymi w nim kropelkami cieczy chłodzącej jest doprowadzany do zderzenia z prostopadłą przegrodą 9 i przekształca się w strumień wznoszący. Z drugiej strony, kropelki rozpylone przez spryskiwacze 13 spadają w dół wewnątrz przestrzeni komory A na płytę zbierającą 5, zbierając się jako ciecz 25. Szybkość strumienia wznoszącego jest nie większa niż 1 do 5 m/s, a część pyłów porwanych przez strumień spada grawitacyjnie wraz z kropelkami cieczy cltłodzącej napłytę zbierającą 5 gdzie pyły zostają przechwycone przez zebraną ciecz 25. Z reguły, pyły w postaci mikrokropel zawarte w dymie odlotowym o wysokiej temperaturze są trudne do oddzielenia od gazu. Tym niemniej, w przypadku tego wynalazku, pyły są doprowadzane do zetknięcia z kropelkami rozpylonej cieczy chłodzącej i są przez te kropelki przechwytywane tworząc cząstki większe, które grawitacyjnie łatwo spadają ze zwiększoną szybkością do zebranej cieczy 25. W przestrzeni komory A szybkość przepływu gazu odlotowego w kierunku poziomym nie przekracza 1 do 5 m/s tak, że nie można zaobserwować jakiegokolwiek rozpylania kropelek, a gaz odlotowy jest skutecznie od tych kropelek oddzielany. Uwzględniając skuteczność styku z gazem odlotowym i skuteczność oddzielania gazu odlotowego, korzystne jest by średnią wielkość kropelek cieczy chłodzącej rozpylanych przez spryskiwacz ograniczyć do 400-4000 gm.

Ochłodzony i odpylony gaz odlotowy, z którego usunięto również kropelki cieczy chłodzącej dochodzi do otworu w górnym końcu cylindrycznej przegrody prostopadłej 9 i spływa w dół poprzez rury rozprowadzania gazu 8 zamocowane w poziomej przegrodzie 4, przechodząc do cieczy absorbującej L w komorze obróbki chemicznej B gdzie gaz ten styka się z cieczą absorbującą L dla wyeliminowania przez absorpcję zanieczyszczeń chemicznych zawartych w gazie. W przypadku, gdy zawartym w gazie zanieczyszczeniem chemicznym są związki tlenku siarki, a cieczą absorbującą jest mleko wapienne, to związki tlenku siarki reagują z wodorotlenkiem wapniowym z mleka wapiennego tworząc gips. Gaz odlotowy, z którego wyeliminowano zanieczyszczenia chemiczne jest odprowadzany z urządzenia przez rurę odprowadzającą 6. Ponieważ gaz odlotowy wprowadzany do komory obróbki chemicznej B jest dobrze chłodzony, odpylony i zasadniczo nie zawiera kropelek cieczy chłodzącej, to nie wywiera wpływu na ciecz absorbującą L.

Zebrana ciecz 25 chłodząca na płycie zbierającej 5 jest wprowadzana do zbiornika 15 poprzez rurę odciekową 10, a następnie jest zawracana do spryskiwaczy 13 poprzez pompę cyrkulacyjną 16 i rurociąg 17. Część cieczy chłodzącej jest odbierana poprzez rurociąg 18 i przesyłana do separatora pyłu 19 gdzie pyły znajdujące się w cieczy chłodzącej są usuwane odprowadzeniem 21, natomiast woda odpadowa jest usuwana przez rurę 20. Do zbiornika 15 dostarczana jest świeża woda chłodząca, odpowiednio do ilości utraconej przez parowanie i odprowadzonej poprzez rurę 20.

W procesie stykania się gazu odlotowego o wysokiej temperaturze z kropelkami cieczy chłodzącej można dokonać wielu modyfikacji. I tak na przykład, ciecz chłodząca nie zawsze jest rozpylana zarówno we wlocie 12 jak i w komorze A a tylko w jednym z tych miejsc. Ponadto ilość spryskiwaczy w komorze A może być znacznie zmniejszona przez poprawienie skuteczności chłodzenia gazu odlotowego już we wlocie 12.

165 481

Celem rozpylenia cieczy chłodzącej w komorze A jest nie tylko chłodzenie gazu odlotowego, ale również zmywanie z prostopadłej przegrody 9 stałej substancji utworzonej przez zestalenia lepkiej cieczy zawierającej pyły oddzielone od gazu odlotowego. Przegroda jest utrzymywana w stanie czystym przez równomierne zwilżanie cieczą chłodzącą.

Całkowitą ilość cieczy chłodzącej rozpylanej dla schłodzenia gazu odlotowego można prawidłowo określić uwzględniając ilość dostarczonego gazu odlotowego o wysokiej temperaturze, temperaturę gazu odlotowego i temperaturę cieczy chłodzącej itp. Stosunek masowy rozpylanej cieczy do ilości gazu odlotowego o wysokiej temperaturze korzystnie wynosi od 0,5 do 5. Dla uzyskania ścisłego kontaktu pomiędzy pyłami zawartymi w gazie odlotowym o wysokiej temperaturze a kropelkami cieczy chłodzącej, dla zapewnienia wystarczającego przechwycenia pyłów przy jednoczesnym wystarczającym schładzaniu gazu, górny koniec otworu przegrody 9 jest korzystnie umieszczony 250 do 1500 mm ponad najwyższym punktem otworu 11 dla gazu odlotowego. Jakkolwiek przegroda 9 jest otwarta na swym górnym końcu, to może także być otwarta z boku przez wykonanie otworu w powierzchni obwodowej. Otwór ten może mieć dowolny kształt koła, trójkąta, kwadratu itd. Górny koniec otworu przegrody 9 jest korzystnie umieszczony 300 do 3000 mm poniżej wierzchniej płyty komory A.

W urządzeniu pokazanym na fig. 1 i 2, stosunek powierzchni p tzn. pełnej powierzchni poziomej przegrody 4 (powierzchnia przekroju poprzecznego kadzi) pomniejszonej o powierzchnię centralnego otworu (powierzchnia przekroju poprzecznego przegrody prostopadłej 9) do powierzchni Q tzn. do powierzchni centralnego otworu (powierzchnia przekroju poprzecznego rury odprowadzającej 6 przechodzącej przez otwór) korzystnie jest dobierany w zakresie od 1 do 5 dla utrzymania skuteczności chłodzenia gazu odlotowego i wysokiego poziomu skuteczności oddzielania kropelek cieczy chłodzącej od gazu odlotowego a także dla zminimalizowania wymiarów urządzenia. Jeżeli wartość stosunku P/Q leży poniżej podanego zakresu, to szybkość wznoszenia gazu odlotowego w komorze staje się nadmiernie duża co powoduje takie pogorszenie skuteczności oddzielenia kropelek cieczy chłodzącej od gazu odlotowego, że znaczna część kropelek podąża wraz z gazem odlotowym do cieczy absorbującej. Z drugiej strony, jeżeli wartość stosunku P/Q przekroczy podany zakres, to szybkość przepływu gazu opadającego rurami rozprowadzania gazu 8 stanie się nadmierna, co powoduje zwiększenie strat ciśnienia gazu. Normalnie, średnica rur rozprowadzania gazu 8 wynosi od 5 do 50 cm.

Urządzenie pokazane na fig. 3 i 4 posiada zasadniczo taką samą strukturę jak urządzenie z fig. 1 i 2, z wyjątkiem tego, że przegroda prostopadła 9 nie jest cylindrem a jest zbudowana z paneli, natomiast rura odprowadzająca 6 jest przymocowana w górnej części ściany bocznej komory B. Oznaczniki stosowane na fig. 3 i 4 odpowiadają takim samym oznacznikom użytym na fig. 1 i 2. Sposób działania urządzenia pokazanego na fig. 3 i 4 jest taki sam jak urządzenia z fig. 1 i 2.

Na fig. 5 pokazany jest jeszcze inny przykład wykonania urządzenia według wynalazku, gdzie urządzenie zawiera kadź lub zbiornik 101 stanowiący główny korpus, który w swojej gómej części bocznej posiada wlot 112 dla strumienia gorącego gazu odlotowego. Zbiornik u góry wyposażony jest w co najmniej jeden spryskiwacz 113 do rozpylania cieczy chłodzącej, a w swojej części środkowej posiada płytę zbierającą 105 ustawioną poprzecznie względem zbiornika 101 i tak przymocowaną do jego wewnętrznej ściany obwodowej, że płyta zbierająca 105 ustawiona wewnątrz zbiornika znajduje się w pewnej odległości poniżej spryskiwaczy i w pewnej odległości ponad dnem zbiornika. Bezpośrednio pod spryskiwaczami 113 znajduje się co najmniej jeden wspornik siatkowy 128 ustawiony poziomo i przymocowany do wewnętrznej ściany obwodowej zbiornika 101.

Gaz odlotowy z urządzeń przemysłowych, posiadający wysoką temperaturę jest wprowadzany poprzez wlot 112 do zbiornika 101, natomiast woda stanowiąca ciecz chłodzącą jest dostarczana do spryskiwaczy umieszczonych na górnej płycie 103 komory odpylającej A i jest rozpylana w postaci kropelek. W komorze odpylającej A, gaz odlotowy jest tak doprowadzany do zetknięcia z kropelkami wody w przestrzeni styku gazu i cieczy, że gorący gaz odlotowy wędrujący w górę z wlotu 112 styka się w tej przestrzeni w przeciwprądzie z kropelkami wody spadającymi grawitacyjnie, wskutek czego gorący gaz odlotowy zostaje szybko schłodzony, a zawarte w nim pyły zostają przechwycone przez kropelki wody. Również niewielkie ilości

165 481 dwutlenku siarki i innych rozpuszczalnych w wodzie zanieczyszczeń gazu odlotowego takie jak HCl, HF itp. zostają pochłonięte przez kropelki wody.

Ochłodzony gaz odlotowy, z którego przez zetknięcie z kropelkami wody usunięto pyły i zanieczyszczenia, zostaje doprowadzony do komory obróbki chemicznej B utworzonej w dolnej części zbiornika 101 bezpośrednio pod płytą zbierającą 105, poprzez jedną lub kilka rur rozprowadzających 108 przechodzących przez płytę zbierającą 105 i przebiegających w taki sposób pionowo do góry i do dołu, że górne zakończenie każdej z rur jest otwarte powyżej wsporników siatkowych 128 i wystarczająco powyżej przestrzeni styku gazu z cieczą, natomiast dolne zakończenie każdej z rur znajduje się w cieczy absorbującej 112.

Kropelki wody ze spryskiwaczy opadają grawitacyjnie i są gromadzone na płycie zbierającej 105. Ponieważ szybkość wznoszenia gazu odlotowego nie jest zbyt duża, to cząstki pyłów o względnie dużych wymiarach zostają pociągnięte przez kropelki wody i wraz z nimi spadają grawitacyjnie, a następnie zostają przechwycone przez wodę zgromadzoną w zebranej cieczy 125 na płycie 105. Część względnie drobnych pyłów znajdujących się w gazie odlotowym może nie być przechwycona przez kropelki wody, ale zostaje skoagulowana tworząc cząsteczki większe w wyniku zwilżenia przez kropelki wody. Takie skoagulowane cząsteczki stają się cięższe i posiadając większą szybkość spadania wpadają do zebranej cieczy 125, gdzie zostają przechwycone przez ciecz chłodzącą. W taki sposób całość pyłów zawartych w gazie odlotowym zostaje przechwycona i doprowadzona do zebranej cieczy. W, przestrzeni bezpośrednio ponad tą zebrana cieczą 125, szybkość przepływu gazu odlotowego poruszającego się w kierunku poziomymjest raczej mała, wskutek czego nie obserwuje się zjawiska rozpylenia kropelek wody, a gaz odlotowy zostaje skutecznie oddzielony od tychże kropelek. Woda absorbująca pyły zawarte w gazie odlotowym jest gromadzona jako ciecz 125, skąd rurą odciekową 110 spływa do zbiornika 115, gdzie jest przez pewien czas przechowywana. Odzyskana ciecz chłodząca może być w razie potrzeby zawracana do spryskiwaczy 113 przy pomocy pompy cyrkulacyjnej 116.

Gaz odlotowy poddany obróbce w komorze odpylającej A przechodzi przez rury rozprowadzające 108 i zostaje wdmuchnięty do cieczy absorpcyjnej L. Wzburzenie cieczy L przez gaz odlotowy powoduje zaabsorbowanie przez ciecz L zanieczyszczeń chemicznych zawartych w gazie. Oczyszczony gaz odlotowy opuszcza zbiomik 101 rurą odprowadzającą 106.

Temperatura, poddawanego obróbce gazu odlotowego jest zwykle zawarta w zakresie 90-160°C i jest redukowana do co najmniej 50°C w urządzeniu odpylającym. W razie potrzeby można dokonać pewnych modyfikacji chłodzenia gazu odlotowego zwykle przeprowadzanego w przestrzeni B styku gaz-ciecz.

Tak jak w pierwszym przykładzie wykonania, według fig. 1, tak i tutaj istnieje wariant komory odpylającej A, w którym wlot 112 dla gorącego gazu odlotowego jest na wewnętrznej ścianie wyposażony w co najmniej jeden spryskiwacz dla schłodzenia gorącego gazu odlotowego przed jego wprowadzeniem do przestrzeni styku gaz-ciecz w komorze odpylającej A. Spryskiwaczami 113, używanymi w tym wariancie, mogą być dowolne spryskiwacze stosowane do rozpylania cieczy chłodzącej, takie jak spryskiwacze kanałowe lub spryskiwacze ze zwężką Venturiego. W ten sposób gaz odlotowy może być schłodzony zasadniczo do stanu nasycenia tzn. do temperatury 50-70°C. Zaletą tego wariantu jest to, że rura do rozprowadzania gazu 108 może być wykonana z tworzywa sztucznego ponieważ rura 108 nie styka się bezpośrednio z gorącym gazem odlotowym (90-160°C). Dalszą zaletą jest to, że można zmniejszyć ilość spryskiwaczy 113 zamontowanych w górnej części zbiornika 101 dla chłodzenia gazu odlotowego, a w przypadku nie zmniejszenia ilości spryskiwaczy 113 uzyskuje się poprawę skuteczności chłodzenia gazu odlotowego.

W innym wariancie wykonania komory odpylającej A, spryskiwacze 113 są skierowane do góry ku płycie zbierającej 105. W tym rozwiązaniu kierunek przepływu cieczy chłodzącej jest taki sam jak i gazu odlotowego, a więc w stronę wlotu rur rozprowadzania gazu 108 w górnej części komory A co umożliwia względne zwiększenie stosunku cieczy do gazu L/G. Wariant ten jest korzystny w przypadku potrzeby silniejszego schładzania.

Pożądane jest by ilość cieczy chłodzącej była większa od potrzebnej do spełnienia podwójnej funkcji (chłodzenia oraz kombinacji zwilżania ze zmywaniem) i wynosiła np.

165 481

0,5 m³/m² godz. Taka lub większa ilość cieczy chłodzącej wystarcza do spłukania wszelkich stałych osadów na obwodowej ścianie rur rozprowadzania gazu 108.

Wlot 112 dla gazu odlotowego może być przytwierdzony stycznie do boku zbiornika 101. W tym przypadku gaz odlotowy wznosi się okrążając wewnętrzną powierzchnię zbiornika 101, co zwiększa czas, w którym ciecz chłodząca styka się z gazem odlotowym. Jest to szczególnie korzystne w przypadku umieszczenia spryskiwacza 113 we wlocie 112. Po uwzględnieniu różnych warunków można zaprojektować wielkość i rozmieszczenie spryskiwaczy, a także można określić ich ilość dla uzyskania skutecznego schładzania gazu odlotowego. W przypadku całkowitego schłodzenia gazu odlotowego poza komorą odpylającą A, jego schładzanie w komorze A staje się niepotrzebne. Jednakże rozpylanie cieczy chłodzącej w komorze A jest bardziej lub mniej potrzebne ponieważ poza schłodzeniem służy do przechwytywania drobnych cząstek pyłów, zwilżania względnie dużych cząstek pyłów oraz zmywania pyłów i innych cząstek stałych osadzonych na obwodowej ścianie rur rozprowadzania gazu 108. Odpowiednio jest pożądane regulowanie stopnia schładzania w komorze A i w innych miejscach.

Ilość rozpylanej cieczy chłodzącej może być zmieniana odpowiednio do objętości dostarczonego gazu odlotowego, jego temperatury i innych czynników. Nie istnieją jakiekolwiek organiczenia ilości używanej cieczy chłodzącej, przy czym ilość tę można właściwie określić uwzględniając powyższe czynniki oraz zawartość stałych cząstek w gazie odlotowym. Z reguły jest pożądane by stosunek wagowy ilości cieczy chłodzącej do ilości gazu odlotowego o wysokiej temperaturze był zawarty w zakresie od 0,5 do 5. Korzystnie, otwór w górnym końcu rur rozprowadzania gazu 108 jest umieszczony o 250 do 1500 mm ponad najwyższą częścią wlotu 112 dla gazu odlotowego, tak aby gaz odlotowy został doprowadzony do ścisłego styku z kropelkami cieczy chłodzącej dla wystarczającego schłodzenia gazu i zadawalającego przechwytywania cząstek pyłów porwanych przez gaz. Otwór rur rozprowadzających gaz 108 może być skierowany w górę przy ich górnym końcu, tak jak to pokazano na fig. 5 lub może być uszktałtowany w ścianie bocznej. Rury rozprowadzające gaz 108 mogą posiadać przekrój poprzeczny o dowolnym kształcie np. koła, trójkąta, kwadratu itp. Korzystnie otwór rur 108 jest umieszczony o 50 do 500 mm poniżej płyty wierzchniej 103.

Rury rozprowadzania gazu 108 mogą być wykonane z dowolnego materiału, obojętnego względem gazu odlotowego i stabilnego do temperatury około 180°C. Można więc bezproblemowo zastosować rurę szklaną, rurę porcelanową, rurę metalową, ze stali nierdzewnej. W przypadku gdy gaz odlotowy może być znacząco ochłodzony przed wprowadzeniem do komory A można rury 108 wykonać z tworzywa sztucznego w postaci rur z polichlorku winylu lub poliolefmy.

W niniejszym wynalazku, korzystnie stosunek pełnej powierzchni przekroju poprzecznego X rur rozprowadzania gazu, do powierzchni Y płyty zbierającej z wyjątkiem powierzchni otworu rur rozprowadzania gazu, tzn. X/Y jest zawarty w zakresie od 1:20 do 1:1. Przy stosunku X/Y mniejszym od 1:20, urządzenie dla obróbki dużych ilości gazów odlotowych staje się nadmiernie duże i przez to ekonomicznie nieatrakcyjne. Z drugiej strony, gdy stosunek X/Y jest większy niż 1:1, szybkość wznoszenia gazu staje się zbyt wielka by można było utrzymać wysoką sprawność oddzielania gazu od cieczy.

Położenie płyty zbierającej 105 w zbiorniku 101 jest z reguły określane przy uwzględnieniu takich czynników eksploatacyjnych jak ilość dostarczanego gazu odlotowego o wysokiej temparaturze, ilość rozpylanej cieczy chłodzącej, itp. Na przykład gdy gaz odlotowy o temperaturze 130-160°C jest dostarczany z szybkością, która w stosunku do powierzchni płyty zbierającej wynosi 1,0 do 3,0 m/s, a ciecz chłodząca o temperaturze 60°C jest rozpylana z szybkością, która w przeliczeniu na przekrój poprzeczy zbiornika tzn. w przybliżeniu na powierzchnię płyty zbierającej wynosi 1,2 m3/m2 godz. to płyta zbierająca 105 korzystnie jest umieszczana w zbiorniku 101 poniżej spryskiwaczy 113 w odległości 300 mm od najniższego końca wlotu 112.

Ciecz chłodząca znajdująca się w zebranej cieczy 125 może być wielokrotnie użyta do schładzania gazu odlotowego. Zawracana ciecz chłodząca przepływa rurą odciekową 110 z chwilą gdy poziom zebranej cieczy 125 przekroczy wysokość wzniosu rury odciekowej. Ciecz ta zostaje na pewien czas umieszczona w zbiorniku 115 gdzie może być schłodzona odpowiednio do swej temperatury przez (nie pokazane) urządzenie schładzające i/lub oczyszczona przy

165 481 pomocy (nie pokazanego) urządzenia filtracyjnego, które usuwa stałe cząstki pochwycone przez ciecz. W przypadku zastosowania urządzenia filtracyjnego, płyta zbierająca 105 może być lekko pochylona by zapobiec osadzaniu na niej jakichkolwiek cząstek stałych. Takie urządzenie schładzające i/lub filtrujące może stanowić, w razie potrzeby, wyposażenie płyty zbierającej 105 lub przewodu, przez który przesyłanajest ciecz do zbiornika 115. Część cieczy może być pobrana bez zawracania do spryskiwaczy 113 i może zostać poddana operacji oddzielenia cieczy od cząstek stałych w dowolnego rodzaju separatorze 119 gdzie stałe cząstki takie jak pyły zawarte w gazie zostają oddzielone i wydalone odprowadzeniem 121, a odpylona ciecz zostaje w postaci odcieku usunięta wyprowadzeniem 120.

W komorze obróbki chemicznej B, odpylony i ochłodzony gaz odlotowy zostaje wprowadzony w postaci pęcherzyków do cieczy absorbującej L. Gaz odlotowy, w przypadku gdy jego zanieczyszczeniem chemicznym jest dwutlenek siarki, zostaje całkowicie odsiarczony w komorze B przez to, że dwutlenek siarki zawarty w gazie zostaje zaabsorbowany przez ciecz absorbującą L taką jak mleko wapienne, w czasie gdy gaz odlotowy w postaci małych pęcherzyków wznosi się w cieczy L, w wyniku czego uzyskuje się zawiesinę technicznie czystego gipsu stanowiącego produkt uboczny. Oczyszczony gaz zbiera się w górnej przestrzeni komory B i jest odprowadzany z kontenera 101 rurą odprowadzającą 106, natomiast zawiesina gipsu jest odprowadzana z dna zbiornika 101. Początkowo utworzony siarczan wapniowy podlega naturalnemu samoutlenieniu lub zostaje czynnie utleniony przez wdmuchanie w niego tlenu lub powietrza dla skrócenia czasu utleniania.

Na figurze 6 pokazany jest dalszy przykład wykonania urządzenia według wynalazku, do schładzania, odpylania i chemicznej obróbki, dokonywanych w jednym urządzeniu. Urządzenie to, w którym komora A do schładzania i odpylania jest integralnie połączona z komorą B do obróbki chemicznej, jest szczególnie odpowiednie do realizacji odsiarczania na mokro gazu odlotowego, tak jak to ujawniono w japońskim opisie patentowym nr Sho. 60-4726.

Na figurze 6 oznaczniki posiadają takie samo znaczenie jak na fig. 5. Zbiomik 101, na swojej centralnej osi prostopadłej posiada mieszadło 134. Gaz odlotowy G o temperaturze 150°C dostarczany jest przez wlot 112 do zbiornika 101 z szybkością, która przy uwzględnieniu powierzchni przekroju poprzecznego kolumny wynosiła około 1,5 m/s, natomiast woda stanowiąca ciecz chłodzącą o temperaturze 57°C rozpylana jest przez spryskiwacze 113 dzięki czemu gaz, który wznosi się wewnątrz zbiornika, tak jak to pokazano strzałką, doprowadzany jest w przeciwprądzie do ścisłego styku z kropelkami wody w komorze A. Temperatura gazu odlotowego została obniżona do 57,6°C. Cząsteczki wody, które przechwyciły względnie małe cząstki pyłu oraz zwilżone względnie duże cząstki pyłu opadają grawitacyjnie i łączą się z zebraną cieczą 125 na płycie zbierającej 105. Można więc oddzielić w ten sposób gaz od zawartych w gazie odlotowym pyłów i zanieczyszczeń, jednocześnie gaz ten ochładzając.

Woda zebrana 125 na płycie zbierającej 105 przepływa przez rurę odciekową 110 i jest czasowo magazynowana w zbiorniku 115. Woda w zbiorniku 115 zostaje przy pomocy pompy cyrkulacyjnej 116 zawrócona do spryskiwaczy 113 bezpośrednio lub po przejściu przez urządzenie schładzające i może być ponownie użyta jako ciecz chłodząca.

W przykładzie pokazanym na fig. 6, rury 108 do rozprowadzania gazu odlotowego już ochłodzonego i odpylonego są rozmieszczone w taki sposób, że znajdujący się w ich najwyższym końcu otwór znajduje się w odległości 600 mm ponad najwyższą częścią wlotu 112 i w odległości 100 mm od płyty wierzchniej 103 zbiornika 101. Spryskiwacze 113 są rozmieszczone tak, jak to pokazano na fig. 6, w odległości 200 mm pod płytą wierzchnią 103 i odpowiednio w wewnętrznej przestrzeni wlotu 112, na zewnątrz zbiornika 101.

Gaz odlotowy wprowadzany przez wlot 112 uderza o zewnętrzną ścianę szeregu pionowo ustawionych rur rozprowadzania gazu 108, wskutek czego, pyły porwane przez gaz wraz z kropelkami wody, również uderzają siłą bezwładności o zewnętrzną ścianę i zostają skutecznie oddzielone od gazu odlotowego. Po oddzieleniu ochłodzonego gazu odlotowego od stałych cząstek w komorze A pomiędzy płytą zbierającą 105, a wierzchnią płytą 103 zbiornika 101, skuteczność rozdzielania gazu od cieczy jest na wejściu rur rozprowadzania gazu 108 zwykle większa od 98%.

165 481

Siatka (nie pokazana) podtrzymująca szereg spryskiwaczy 113 może również podtrzymywać szereg rur rozprowadzania gazu 108, które w komorze obróbki chemicznej B spełniają rolę rur do wdmuchiwania gazu, a to by zapobiec wibracjom rur spowodowanych przepływem cieczy absorbującej L. W komorze B rury 108 są korzystnie dziurkowane na pewnej długości, poczynając od ich dolnego końca dla ułatwienia wdmuchiwania gazu w cieczy absorbującej L. Dla ułatwienia absorpcji zanieczyszczeń chemicznych zawartych w gazie przez ciecz absorbującą L, korzystnie jest używane mieszadło 134, które miesza ciecz L. Oczyszczony gaz jest odprowadzany ze zbiornika 101 rurą odprowadzającą 106 bezpośrednio lub po przejściu przez (nie pokazany) eliminator mgły.

Na figurze 7 pokazana jest rura rozprowadzania gazu 108 przymocowana do płyty zbierającej w sposób umożliwiający regulację jej wysokości. Rura rozprowadzania gazu 108 na pewnej swej długości, poczynając od swojego górnego końca, posiada gwint nacięty na jej zewnętrznej ścianie. Gwintowana część 131 rury rozprowadzania gazu sprzęga się z tarczą 132, która posiada gwint nacięty na jej ścianie wewnętrznej. W płycie zbierającej 105 wywiercony jest szereg otworów, przez które przechodzą rury rozprowadzania gazu 108. Rury te są mocowane do płyty zbierającej 105 poprzez podkładkę 133 i tarczę 132. Można łatwo regulować odległość pomiędzy górnym zakończeniem rury 'rozprowadzania gazu 108 a płytą zbierającą 105 i jednocześnie głębokość zanurzenia dolnego końca rur w cieczy absorbującej przez obracanie tarczy 132 względem rury. W razie potrzeby, między tarczą 132 a podkładką 133 lub między podkładką 133 a płytą zbierającą może być umieszczona (nie pokazana) uszczelka przeciwdziałającajakiemukolwiek wyciekowi cieczy chłodzącej z płyty zbierającej 103. Stopień schłodzenia i odpylenia może być swobodnie regulowany przez zmianę odległości pomiędzy górnym końcem rur 108 a płytą zbierającą 105.

Urządzenie według wynalazku zawiera w pojedynczym zbiorniku czy też kadzi dwie komory do schładzania i odpylania oraz do absorpcji zanieczyszczeń chemicznych i jest zdolne do prowadzenia w sposób ciągły obu tych procesów w tym samym czasie. Urządzenie według wynalazku jest więc skutecze i ekonomicznie korzystne, ponieważ konwencjonalne urządzenie odsiarczające wymaga poza urządzeniem odsiarczającym niezależnego urządzenia do schładzania i odpylania. Zaletą wynalazku jest to, że powierzchnia płyty zbierającej jest szeroka odpowiednio do ilości wprowadzanego gazu odlotowego a w miarę gromadzenia się na płycie zbierającej cieczy chłodzącej, ciecz ta pochłania opadające kropelki, które przechwyciły względnie drobne pyły oraz zwilżone względnie duże cząstki pyłu, co ułatwia odpylanie. Zaletą wynalazku jest również to, że urządzenie może posiadać zmniejszone wymiary a skuteczność komory A można zwiększyć regulując odpowiednio stosunek całkowitej powierzchni przekroju poprzecznego rur rozprowadzania gazu do powierzchni płyty zbierającej z pominięciem powierzchni otworów rur rozprowadzania gazu. Dodatkową zaletą wynalazku jest to, że położenie rur rozprowadzania gazu można prawidłowo określić odpowiednio do różnych czynników, takich jak temperatura i ilość wprowadzanego gazu odlotowego oraz temperatura i ilość rozpylanej cieczy chłodzącej, ponieważ rury rozprowadzania gazu są zamocowane na płycie zbierającej w taki sposób, że otwór każdej rury rozprowadzania gazu znajdujący się w jej górnym końcu jest umieszczony wyżej od najwyższej części wlotu gazu i w pewnej pionowej odległości od płyty zbierającej. Dalszą zaletą wynalazku jest to, że można tak znacznie poprawić skuteczność chłodzenia gazu odlotowego oraz skuteczność odpylenia, że zapobiega to zwiększeniu wody lub rozcieńczeniu cieczy absorbującej w komorze obróbki chemicznej.

Gdy zanieczyszczeniami chemicznymi zawartymi w gazie odlotowym są zasadniczo związki tlenku siarki, wówczas cieczą absorbującą może być zawiesina wapna palonego lub kamienia wapiennego. W tym przypadku, zaletą wynalazku jest to, że różne zanieczyszczenia zawarte w gazie odlotowym takie jak pyły, zanieczyszczenia kwaśne jak HC1, HF itp., mogą być wyeliminowane w komorze odpylania co poprawiajakość gipsu stanowiącego produkt uboczny.

Urządzenie według wynalazku może być szeroko stosowane do obróbki różnego rodzaju gazów odlotowych zawierających pyły i zanieczyszczenia chemiczne, a także do oczyszczenia bez schładzania gazu zawierającego małe lub duże ilości pyłów i ciekłych kropelek, celem oddzielenie tych pyłów i ciekłych kropelek gazu.

165 481

FIG.2

165 481

FIG. 3

165 481

FIG. 4

165 481

FIG. 5

FIG. 6

G

2.

£

jiT *5 J-	J09 -101 <128 -125
Β&Ϊ	D
	ΓΡ
«	106

	— L

105

FIG.7

FIG. I

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie do obróbki gazu odlotowego zawierającego pyły i zanieczyszczenia chemiczne, zawierające komorę odpylającą, elementy wlotowe do wprowadzania strumienia gazu odlotowego, przeznaczonego do obróbki w komorze odpylającej, spryskiwacz w komorze odpylającej do rozpylania mikrokropelek cieczy chłodzącej w strumieniu gazu odlotowego wchodzącego do komory odpylającej dla ochłodzenia i wychwycenia pyłów za pomocą mikrokropelek cieczy chłodzącej, gromadzonych na płycie zbierającej znajdującej się w komorze odpylającej, rurę odciekową podłączoną do komory odpylającej, wyprowadzającą ciecz chłodzącą z wychwyconymi pyłami z komory odpylającej, komorę obróbki chemicznej współpracującą hydraulicznie z komorą odpylającą, odbierającą pozbawiony pyłów gaz odlotowy z komory odpylającej i zawierającą zbiomik cieczy absorbującej, rury rozprowadzania gazu w komorze obróbki chemicznej, wprowadzające pozbawiony pyłów gaz odlotowy do zbiornika cieczy absorbcyjnej tak, że pozbawiony pyłu gaz zostaje obrobiony chemicznie cieczą absorbującą dla usunięcia z niego zanieczyszczeń chemicznych oraz rurę odprowadzającą wyprowadzającą gaz pozbawiony pyłów i zanieczyszczeń chemicznych z komory obróbki chemicznej, znamienne tym, że w pojedynczej kadzi (1,101), poniżej komory odpylającej (A) znajduje się komora obróbki chemicznej (B), natomiast wewnątrz komory odpylającej znajduje się prostopadła przegroda (9,109) kierująca strumień gazu odlotowego pionowo w dół do komory obróbki chemicznej (B).
2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pomiędzy komorą odpylającą (A) i komorą obróbki chemicznej (B) znajduje się pozioma przegroda (4), która jest wyposażona w wiele skierowanych do dołu rur (8) rozprowadzania gazu, łączących się z obiema komorami.