烟道气脱硫方法

专利名称：烟道气脱硫方法
烟道气脱;克方法
技术领域：
本发明涉及烟道气脱硫(FGD)方法，在该方法中将二氧化硫从 烟道气中脱除。
更具体地，本发明涉及通过先进的分离单元从烟道气中脱除二氧 化石克的方法。
化石燃料燃烧在工业过程中用于许多不同的目的。不幸的是，化 石燃料燃烧产生几种污染物，已经发现这些污染物对环境有害。特别 地，硫和氮的氧化物化合物是"酸雨"的主要成分。硫是在原油中天 然存在的元素，在原油蒸馏过程的残余组分中浓缩。燃料油中硫的量 主要取决于原油的来源，并且在更小的程度上取决于精炼过程。 一般 地，对于世界范围基础上的燃料，该值在1. 5~4%的级别上。这些值 导致烟道气中S02的高浓度。例如，当使用含有1.5%的硫的燃料时， 在排放的气体中S02浓度为约630ppm，和对于含有4%的疏的燃料， 排放气体中的S02浓度为约1700ppm。
在意识到由硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)化合物引起的危 害后，已经开发了不同的燃烧气清洁方法和分离技术以便在将所述烟 道气释放到大气中之前脱除燃烧烟道气中的这些组分，尤其是因为化 石燃料的燃烧每年释放数百万吨S02。
在欧盟，船舶很快变为最大的空气污染源。除非采取更多的措施， 否则到2020年，它们就要排放得比所有陆地源之和还要多。
随着在2006年在波罗的海、随后在2007年在北海和英吉利海峡 的所谓的硫排放控制区(SECA)的生效，欧洲水域将会在世界上首先 在船舶中引入更严格的硫排放规定。
根据欧盟(EU)海洋硫指令，只允许小于1.5%S的低硫燃料。 此外不仅在SECA，燃料中1. 5%的硫上限将应用于2006年8月11日 起往返于任何公众港口定期航行的客轮使用的燃料中。欧盟立法允许使用减少排放气体中的硫含量的技术作为使用低
硫燃料(1. 5%的硫)的备选。因此，所述技术应该确保硫排放物的减 少至少等于或好于通过降低燃料仓燃料中的硫含量所实现的硫排放物 的减少。
多数FGD技术使用湿法洗涤方法，该方法中排放的烟道气与水溶 液接触。这些方法的目标是提供高吸收效率，即高于70~95%的S02 吸收。与吸收法有关的要求是高的并且条件具有有限的自由度。例如， 随着反应温度的升高，尤其高于约70X:,水溶液中的组分和气相(例 如被处理的烟道气)中的SOx之间的反应效率会降低。然而，所述排 放的气体的温度约300t:,因此降低了所述方法的效率。
此外，所述排放的气体的体积是庞大的，对于功率为约1MW的相 对小的内燃机，达到约12000m7hr的排量。因此需要高效率方法以避 免对处理所述大体积气体的庞大设备的依赖。对于可用空间有限的船 甲板而言，设备尺寸是特别关键的。
另一个愿望是使用少量的水溶液，因为所述溶液必须经泵送、与 所述烟道气接触，然后在使用之后被处理。通过使所述烟道气与水溶 液接触吸收SOx的方法需要巨大且昂贵的设备，并且因此是极端不利 的，因为它们需要大甲板面积以容纳该设备。
两个参数决定吸收效率水溶液的组成和所述气相与所述吸收溶 液的液滴之间的接触效率。FGD技术应该提供这两种组分之间良好的 接触和有效的化学吸收以符合这些严格的参数要求。
目前需要非常有效的FGD技术，特别在高温和大量的排放气体的 情况下，并且对于FGD技术的提供，只需要小体积的水溶液并且使用 更小尺寸的设备。因此，需要这样的FGD技术，与目前使用的其它系 统和其它建议的技术相比，其特征在于非常有效的接触、小的设备尺 寸、简单和高成本效率。
与现有技术相比，本发明的主要目的是提供使用非常有效的设备 来吸收排放自内燃机、工业锅炉和焚烧炉(例如轮船内燃机)、电气 公用工程锅炉、锅炉和焚烧炉、从加工工厂(例如冶炼厂、制酸厂、
6炼油厂)以及制浆和造纸厂的烟道气的S02的成本有效的方法。
考虑到本领域的这种状态，现在根据本发明提供了用于含S02的 气体物流的脱硫方法，包括以下步骤
A. 提供包含选自碳酸根、碳酸氢根、氢氧根、亚硫酸根和亚硫 酸氢根的阴离子的含水原料；
B. 提供含S02的气体原料；和
C. 使所述含水原料与所述气体原料接触以产生包含少于40%的 原料S02含量的脱硫的气体产物，和含水产物；
其中所述接触在旋风分离器单元中进行，所述旋风分离器单元包 含由柱状圆周壁限定的外壳并具有至少一个用于接收进入其中的流体 的入口开孔和至少一个旋转装置，并且其中所述旋风分离器单元特征 在于所述旋风分离器单元内的气体物流的速度在10m/s和120m/s之 间。
优选所述旋风分离器单元内的所述气体物流的速度在60~ 100m/s之间。
在特别优选的实施方案中，所述旋风分离器单元内的所述气体物 流的速度在60 ~ 70m/s之间。
在本发明优选的实施方案中，所述含水原料的流和所述气体原料 的流之间的体积比在0. 5/1和3/1 L/Nn^之间，其中Nm3是所述气体物 流在标准条件下的体积，其中标准条件定义如下温度- 20. O'C( 68°F) 和Pn-l. 01巴(绝压)(14. 72psia)。
在本发明特别优选的实施方案中，所述含水原料的流和所述气体 原料的流之间的体积比在1/1和2/1 L/Ni^之间。
本发明的方法特别适合于在高功率内燃机中使用，并且因此优选 所述气体原料包含来自功率为至少0. 5MW的内燃机的烟道气。
在本发明优选的实施方案中，所述含S02的气体物流是烟道气排 放物，其中烟道气排放物来自选自内燃机、工业锅炉和焚烧炉(例如 轮船内燃机)、电气公用工程锅炉、来源于加工工厂(例如冶炼厂、 制酸工厂、炼油厂)的锅炉和焚烧炉、以及制浆和造纸厂的来源。正如所认识到的，本发明的方法可以在很多上面陈述的环境和场
所中使用，然而在本发明优选的实施方案中，所述方法在选自船舶、 海岸、港口和可以得到海水和咸水中的至少一种的区域之处进行。
在最优选的实施方案中，所述方法在船上进行。
在本发明其它优选的实施方案中，当所述内燃机在至少为其最大
功率的5%下运行时进行所述方法。
优选所述含水原料包含选自海水、咸水和它们的组合的组分。
当船舶在公海上航行时，产生包含少于40。/。的原料S02含量的脱 硫的气体产物是足够的，正如指出的，在本发明其它优选的实施方案 中，所述方法可以在陆地(例如海岸场所、港口、附属船舶)和可以 获得海水和/或咸水中的至少一种的其它区域中进行，并且在此类场所 中，本发明的方法在其优选的实施方案中能够产生包含少于10%的原 料S02含量的脱硫的气体产物，和含水产物。
在本发明这一方面的特别优选的实施方案中，产生包含少于3% 的原料S02含量的脱硫的气体产物，和含水产物。
在本发明优选的实施方案中，所述含水原料包含选自Ca、 Na、 铵和它们的组合的阳离子。
优选地，所述气体原料中的所述S02浓度在150和2000ppm之间
的范围内。
在本发明优选的实施方案中，所述方法还包括提供氧气并使它与 所述气体原料、所述含水原料或它们的任何组合接触的步骤。
在本发明特别优选的实施方案中，所述接触在所述旋风分离器单 元中进行。
优选在本发明的这一方面，所述方法还包括提供氧化催化剂的步
在本发明优选的实施方案中，所述方法还包括选自NOx氧化催化 剂、NOx还原催化剂和它们的组合的催化剂。
在本发明优选的实施方案中，所述催化剂以颗粒注入到所述气体 物流中。在本发明的另一个优选的实施方案中，所述催化剂永久地固
8定在所述旋风分离器单元的入口或里面。
在本发明优选的实施方案中，在所述旋风分离器单元之前或之内
增加UV装置以促进N0x氧化或还原。
在本发明的另一个优选的实施方案中，所述气体物流在进入所述 旋风分离器单元之前被加热以促进NOx选择性非催化还原(SNCR)。
在本发明的一些优选的实施方案中，所述含水原料包含选自固体 专一吸收剂(solid specific absorbents)、非专一吸收剂(non-specific absorbents)、表面活'性剂、螯合剂和络合剂的纟且分。
在本发明优选的实施方案中，所述方法包括向所述含水原料、所 述含水产物或二者中加入至少一种碱性化合物的步骤。
优选地，所述碱性化合物选自石灰、石灰石、Ca0、 NaOH、 NaHC03、 Na2S03或它们的任意组合。
在本发明特别优选的实施方案中，所述至少一种碱性化合物是钙 化合物。
在本发明特别优选的实施方案中，所述钙化合物选自石灰、石灰 石和Ca0。优选地，所述加入导致含Ca化合物的沉淀，将该沉淀部分 地从所述系统中分离出来。
在本发明优选的实施方案中，加入到所述含水原料中的所迷碱性 组分是钠组分。
在本发明其它优选的实施方案中，其中所述碱性组分是钠组分， 在步骤C之后将交换阶段(swap stage)加入到所述方法中。在所述 交换阶段，使含有Ca (0H) 2或/和Ca0的物流与还含有亚硫酸氢根离子 的所述洗涤溶液混合以生成从所述混合物溶液中分离出来的亚硫酸钙 /硫酸钓以及生成含有钠离子和亚硫酸根离子的处理过的洗涤溶液。根 据反应(1)描迷所迷交换阶段中的一般的反应
(1) NaHS03+ Ca(0H)2 — CaS03+ Na2S03
当增加所述交换阶段时，将至少一部分所述处理过的洗涤溶液循 环返回到旋风分离器单元中以便Na2S03分子吸收另外量的S02分子。 在该阶段分离出的亚硫酸钙物流可以堆积或排放，优选排放到海洋中。通过循环该溶液，更少量的水溶液须经泵送与所述烟道气接触，然后 在使用之后被处理。
在本发明特别优选的实施方案中，加入到所述含水物流中的所述
碱性组分是钠组分和钾组分的混合物。所述Na碱性组分负责在所述旋
风分离器单元内与通过水和S02和S03分子之间的反应形成的H2S03或
H2S04进行快速中和反应。所述Ca碱性组分负责生成从所述体系中分 离出来的含有CaS03或CaS(K的沉淀。反应(1)的接触时间以这种方 式被延长。
在本发明优选的实施方案中，CaS03或CaS04沉淀从所述体系中分
离出0
在本发明优选的实施方案中，所述碱性组分以选自颗粒、溶液、 悬浮液或它们的組合的方式引入到所述含水物流中。
在本发明优选的实施方案中，所述含水物流中的所述碱性组分的 浓度在100ppm~ 30Q/。w/w之间，优选在200ppm~ 6%之间。
在本发明其它优选的实施方案中，将CaO加入到所述含水物流 中。当与水分子接触时，CaO生成Ca(OH)2。将CaO加入到含水物流中 并允许所述反应以其本身发生的方法，而不是加入Ca(0H)2本身，是 优选的，因为所述溶液中得到的Ca(OH)2浓度实际上更高。发生这种 现象是由于以下事实当加入到含水物流中时，溶解的CaO生成 Ca(OH)2， Ca(0H)2在过饱和条件下沉淀。然而，当向含水物流中加入 Ca(0H)2时，Ca(0H)2溶解并且然后占用很长时间达到最大溶解度。因 此，当向含水物流中加入CaO时，实际Ca(0H)2浓度比向含水物流中 加入Ca (0H)2时要高。
优选地，所述含水原料的pH值小于约9. 5。
在本发明优选的实施方案中，所述含水物流在进入所述旋风分离 器单元中之前被冷却。
在本发明优选的实施方案中，将冰加入到所述旋风分离器单元中 以降低所述物流的温度。
在本发明的方法中，优选所述接触特征在于将气体原料的温度降低约100和350"C之间。
在本发明一些优选的实施方案中，所述提供的含水原料包含再循 环的并任选的被处理的含水产物。
在本发明的这一方面，所述含水产物优选在再循环之前或与此同 时用碱性化合物进行处理，以便在其中产生硫酸盐和亚硫酸盐中的至 少一种。
在本发明的这一方面的变化中，产生沉淀物并且在再循环之前或 与此同时将该沉淀至少部分地与所述任选地被处理的含水产物分开。 优选所述沉淀物含有Ca阳离子。
在本发明特别优选的实施方案中，至少一部分所述含水产物被排 放，例如当所述方法在船上进行时，被排放到海洋中。
在本发明其它优选的实施方案中，所述提供的气体原料包含任选 地被处理的气体产物。
人们会认识到，本发明的方法可以以其中所述接触在彼此并联、 串联或其组合排列的多个旋风分离器单元中进行的方式实施。
在本发明其它优选的实施方案中，所述方法还包括提供氧气并使 其与所述含水产物接触的步骤。
本发明的方法的功效还通过以下事实得以证明在本发明的优选 的实施方案中，所述气体原料还包含选自尺寸为1~2微米的颗粒、更 大的颗粒、更小的颗粒、除SOs之外的硫氧化物、氮氧化物、C02、油、 有气味的分子和有毒的金属的至少一种污染物并且经过对它们应用所 述方法，所述脱硫的气体产物中的至少一种所述污染物的含量比所述 气体原料中的含量低至少40%。
在本发明优选的实施方案中，所述气体物流中存在的尺寸为l-2 微米的颗粒的分离效率在50~97%之间。
在本发明优选的实施方案中，当在船或水附近的物体上进行时， 所述方法还优选包括对排放到海洋中的含水产物进行调节的步骤。
优选地，所述调节包括控制选自pH值、温度的至少一种参数以 及降低亚硫酸盐、硫酸盐和污染物中的至少一种的含量，其中所述污
ii染物选自油、有气味的分子、有毒的金属、颗粒、烟灰、除S02之外
的硫氧化物、氮氧化物、co2。
所述含S02的气体物流中的S02或S03的吸收效率取决于几个参
数。从热力学观点来看，所述效率主要取决于物流的温度、碱性组分
的浓度、所述含水物流的pH值、所述含水物流与所述气体物流的流量
之间的体积比，取决于所述含S02的气体物流中的S02和S03的浓度，
并取决于所述气体物流的流量。然而，因为所述接触时间非常短，因 此影响所述方法的动力学的参数对于确定吸收效率非常重要。从动力 学观点来看，所述效率主要取决于含水物流的液滴尺寸、混合效率、
所述两种物流的流量、阻碍S02分子与水或碱性化合物等的分子之间
的接触的含水液滴表面上的阻碍化合物(例如油)的量。
结果是很难达到高吸收效率。例如高于97%的吸收效率在文献 中非常罕见；然而，通过使用本方法，获得了高于99. 3%的S02吸收 率。
此外，S02分离结果表明，吸收效率随着含水物流和气体物流的 体积流量之比(L/G)增大而增大。
本发明令人吃惊地显示了更出人意料的结果。S02分离结果表明， 吸收效率随内燃机功率的提高而增大，表l (实施例4、 5、 6、 8、 10 和实施例14~18)。
此外，在本发明优选的实施方案中，所述接触特征在于所述旋风 分离器单元将所述气体物流的温度降低了 100~ 350匸之间，如可从表 1中了解到的，其显示了其中温度降低了多于280X:的例子(见实施例 10)。
在本发明优选的实施方案中，至少一部分所述含水物流在于所述 旋风分离器单元中接触之后被再循环到所述系统中，并且注回到所述 旋风分离器单元中以便至少使用两次。
在本发明优选的实施方案中，所述洗涤溶液在于所述旋风分离器 单元中接触一次之后被排放。
在本发明优选的实施方案中，将至少一部分所 脱硫的气体产物再循环回所述旋风分离器单元中。
在本发明优选的实施方案中，所述洗涤溶液与一定量的含氧气体接触。
在本发明优选的实施方案中，所述方法还包括从所述洗涤溶液中 分离出选自烟灰、油、有毒金属和它们的组合的不想要的组分的步骤。 在本发明优选的实施方案中，所述方法包括控制表征所述洗涤溶
接受的参数。
在本发明优选的实施方案中，所述参数选自pH值、不稳定的亚 硫酸盐含量、温度、烟灰含量、毒物、金属的含量、和油含量。
在本发明优选的实施方案中，在进入所述旋风分离器单元之前， 所述气体物流中的所述S02浓度在150 2000ppm范围内。然而，所述 气体物流还包含选自颗粒、除S02以外的硫氧化物、氮氧化物和C02、 油、有气味的分子、有毒的金属的至少一种污染物，并且其中所述脱 疏的气体产物中的至少一种所述污染物的浓度比气体物流中的浓度小 至少40%。
在本发明优选的实施方案中，所述含水物流包含选自固体选择性 吸收剂和非选择性吸收剂的组分，以便吸收气相中存在的非常小的颗 粒，和应该被分离的特殊分子(例如有气味的分子)。
在本发明优选的实施方案中，所述含水物流包含选自表面活性 剂、螯合剂和络合剂的组分，以便吸收具有疏水性质的污染物(例如 油或辛烷)和吸收不想要的金属。
令人吃惊地，在其中所述含水物流含有约5%的Na2S03的情况下， 在接触之后得到的洗涤溶液的表面上观察到非常少量的颗粒。对比之 下，在使用只含有咸水的含水物流的情况下，在所述洗涤溶液的表面 上观察到大量的颗粒。这些结果可以解释如下从内燃机进入所述旋 风分离器单元中的颗粒具有活性表面。在使用5%的Na2S03的情况下， 所述颗粒被离子，例如Na+、 SO,,包围，并且从而分散在含水溶液中 并且不象使用咸水的情况那样浮在含水溶液之上。实施例和附图
尽管现在将结合以下实施例和附图中的某些优选实施方案描述 本发明，以使得其各方面可以被更充分地理解和了解，但并不想将本 发明限制在这些特定的实施方案中。相反，想要覆盖可以包括在通过 所附的权利要求限定的发明范围内的所有的备选、修改和等同物。因 此以下包括优选的实施方案的实施例将用来说明本发明的实践，它被 理解为通过实施例表明的详细情况并且仅出于给出对本发明的优选实 施方案的说明性的讨论的目的，并且是为了提供被认为是模式程序以 及本发明的原理及概念方面的最有用的并容易解释的描述而给出的。
附图
附

图1是根据本发明的旋风分离器单元的示意图的实施例； 附图2是沿B-B取的外壳的横截面视图的实施例；和 附图3是阐述根据本文的实施例进行的实验的结果的表的图示。 参考附图1和2，看到用于根据本发明的应用的优选的旋风分离 器单元，包括由其柱状圆周壁(2)以及由上端(4)和下端(6)限 定的外壳(H)，所述外壳具有纵向轴(X-X)并且提供至少一个用于 接收所述气体物流的入口开孔(8 )以及至少一个用于接收进入其中的 所述含水物流的入口开孔(10)。所述旋风分离器单元还包含所述外 壳(H)的出口装置，该出口装置优选形成中空的截去尖端的推体(12)， 其具有大的底面(14)和有间隔的(spaced apart)小底面(16)， 其大底面与所述外壳(H)的下端(6)连通。在所述外壳(H)内放置 管道装置(18)，优选与所述纵向轴(X-X)共轴，其中所述管道装置 (18)的最高端(20)位于所述外壳的外部，以及所述管道装置的最 低端(22)位于所述外壳内。
所述旋风分离器单元还包括至少一个形成柱状环并且安装在所 述外壳内的旋转装置(24)，与纵向轴(X-X)同轴以便在外壳的中心 (central)壁(28 )和所述旋转装置的圆周壁(30)之间提供环状空 间(26)以及在旋转设备(24)的中心壁(30和所述管道装置(18) 的最低末端(22)之间形成内部环状空间(32)。
14所述旋转装置(24 )由许多开孔(36 )限定以便提供从所述环状 空间(26)进入所述内部环状空间(32)的通道。所述通道(37)特
征在于有特定的形状。
使用上述旋风分离器单元，所述气体物流穿过至少一个所述入口 开孔(8)进入所述环状空间(26)，然后穿过所述许多开孔(36)中 的至少一个，然后穿过朝向所述内部环状空间(32)的至少一个通道 (37)，而所述含水物流穿过至少一个所述入口开孔(10)进入所述 外壳，并且与所述气体物流接触。然后使这两种混合的物流流过所述 中空的截去尖端的锥体(12 )，而所述气体产物通过所述管道装置(18 ) 离开，而所述洗涤溶液通过所述中空的截去尖端的推体(12)的所述 小底面(16)进入合适的收集容器中被收集。
所述气体物流穿过所述多个开孔(36)然后穿过通道(37)的途 径导致所述气体物流的出乎意料的高速度，所述速度在20m/s 120 m/s之间，并且在优选的实施方案中在60~ 70m/s之间。结果是实现 了所述气体物流和含水物流之间的非常有效的接触。这相当于特征在 于能够产生约15~50m/s的典型的旋风洗涤器。
在本发明的特别优选的实施方案中，所述旋风分离器单元是 EP0971787B1中描述的类型，包括由柱状圓周壁(2)以及由上端(4) 和下端(6)限定的外壳(H)，所述外壳具有纵向轴(X-X)并且提供 至少一个用于接收进入其中的物流的入口开孔(8)，所述入口开孔在 所述圆周壁(2)的里面形成，并且优选被引导着与那里相切；来自所 述外壳(H)的出口装置优选形成中空的截去尖端的锥体(12)，其具 有大的底面(14)和有间隔的小底面(16)，其大的底面与所述外壳 的低端(6)连通以及其小的底面与适合的收集容器连通，在所述外壳 内放置管道装置(18)，优选与纵向轴(X-X)共轴，所述管道装置的 最高端(20)位于外壳的外部，以及所述管道装置的最低端(22)位 于外壳的里面；至少一个旋转装置(24)用于赋予所述流体垂直运动， 所述旋转装置形成由具有相对的上端和下端的圆柱状环形壁(38)限 定的管式构件，所述旋转装置与所述外壳的纵向轴同轴地安装在所述外壳里面以便在它们之间提供环状空间(26)，向所述旋转装置提供 在其圆周壁(38)上形成的多个狭缝状拉长的开孔(36)以便提供穿 过其中的流体通道，其特征在于所述管道装置沿所述旋转装置延长并 且所述狭缝状开孔有规则地排列在所述旋转装置的圆周壁(38)上以 便沿着与其内部基本上相切的方向延伸，其中所述狹缝状开孔(36)
由长度和宽度尺寸限定，并且其中长度尺寸超过宽度尺寸。
重要的是要注意到，EP0971787B1中和以上描述的旋风分离器单 元并不是不言自明的是用于从烟道气中脱除颗粒物将对于从烟道气 中脱除气体污染物，尤其是S02有效。在旋风分离器单元中脱除颗粒 的情况下，主要目标或挑战是通过物理动力学实现气相和颗粒之间的 良好分离。换句话说，在所述专利中教导和实现的目标是使旋风分离 器单元中气相运动和颗粒运动之间的差异最大化并且因此实现这两种 成分之间的分离。相比之下，在从烟道气中脱除气体污染物，尤其是 S02的情况下，主要目标是实现液相和气相之间的有效混合，并从而实 现活性成分例如水相中的碱性化合物与气相中的S02之间的有效接触 以便具有更高的动力学。
例如尽管Bag-Filter⑧是用于从烟道气中分离颗粒固体有效的设 备并且甚至于对于颗粒尺寸在0. 1和0. 01微米之间的颗粒的脱除有 效，但它对于气体污染物例如二氧化硫的脱除肯定是无效的。因此 EP0971787B1中描述的旋风分离器单元能够成功且有利地用来从烟道 气中有效地脱除二氧化硫决非显而易见。 实施例1-21
在21个单独的实验中，通过使用体积为100001113的改进的旋风分 离器单元使通过使用1MW的MAN内燃机产生的烟道气与水溶液接触。 表l给出了每个实验中的条件烟道气流量、进入和离开所述旋风分 离器单元的烟道气物流的温度、内燃机功率、含水溶液的组成、进入 所述装置中的烟道气物流中的S02浓度和液体/气体体积比(L/G比)。 此外，表l给出了 S02的吸收效率(°/。 w/w)。
对于本领域技术人员是显而易见的是，本发明没有被限制在前述
16说明性的实施方案的细节中，并且本发明可以表现为其它具体形式而 不背离其精神或其基本特征。所提供的实施方案因此被认为其所有方 面是说明性的而不是限制性的，本发明的范围通过所附的权利要求而 不是前述描述来指明，并且因此想要将权利要求等效物的含义和范围 之内的所有变化包含其中。
权利要求
1.用于含SO2的气体物流的脱硫方法，包括以下步骤a.提供包含选自碳酸根、碳酸氢根、氢氧根、亚硫酸根和亚硫酸氢根的阴离子的含水原料；b.提供含SO2的气体原料；和c.使所述含水原料与所述气体原料接触以产生包含少于40％的原料SO2含量的脱硫的气体产物，和含水产物；其中所述接触在旋风分离器单元中进行，所述旋风分离器单元包含由柱状圆周壁限定的外壳并具有至少一个用于接收进入其中的流体的入口开孔和至少一个旋转装置，并且其中所述旋风分离器单元特征在于所述旋风分离器单元内的所述气体物流的速度在20m/s和120m/s之间。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述旋风分离器单元内的所 述气体物流的速度为60 100m/s之间。
3. 根据权利要求1的方法，其中所述含水原料流和所述气体 原料流的体积比在0. 5/1和3/1 L/Nm'之间。
4. 根据权利要求1的方法，其中所述含水原料流和所述气体 原料流的体积比在1/1至2. 5/1 L/Nm3之间。
5. 根据权利要求1的方法，其中所述气体原料包含来自功率 至少为0. 5MW的内燃机的烟道气。
6， 根据权利要求5的方法，其中所述内燃机在船上工作。
7. 根据权利要求5的方法，其中所述内燃机在其最大功率的 至少5%下运行。
8. 根据权利要求1的方法，其中所述旋风分离器单元位于选 自船、海岸、港口和能够得到海水和咸水中的至少一种的区域之处。
9. 根据权利要求1的方法，其中所述含水原料包含选自海水、 咸水和它们的组合的组分。
10. 根据权利要求l的方法，其中产生包含少于5%的原料S02含量的脱硫气体产物，和含水产物。
11. 根据权利要求l的方法，其中产生包含少于3%的原料S02 含量的脱硫气体产物，和含水产物。
12. 根据权利要求1的方法，其中所述含水原料包含选自Ca、 Na、铵和它们的组合的阳离子。
13. 根据权利要求1的方法，其中所迷气体原料中的所迷S02浓 度在150和2000ppm之间的范围内。
14. 根据权利要求1的方法，还包括提供氧气并使其与所述气 体原料、所述含水原料、或它们的任何组合接触的步骤。
15. 根据权利要求14的方法，还包括提供氧化催化剂的步骤。
16. 根据权利要求14的方法，其中所述接触在所述旋风分离器 单元中进行。
17. 根据权利要求1的方法，其中所述含水原料包含选自固体 专一性吸收剂、非专一性吸收剂、表面活性剂、螯合剂和络合剂的组 分。
18. 根据权利要求1的方法，还包括向所述含水原料、所述含 水产物或二者中加入至少 一种碱性化合物的步骤。
19. 根据权利要求18的方法，其中所述碱性化合物选自石灰、 石灰石、CaO、 NaOH、 Na跳、肘2303或它们的任意组合。
20. 根据权利要求18的方法，其中所述至少一种碱性化合物是 钾化合物。
21. 根据权利要求18的方法，其中所述碱性化合物以选自颗粒、 溶液、悬浮液和它们的组合的形式加入。
22. 根据权利要求l的方法，其中所述含水原料的pH值小于约`9. 5。
23. 根据权利要求1的方法，其中所述接触特征在于将所述气 体原料的温度降低约100和350"C之间。
24. 根据权利要求1的方法，其中所述提供的含水原料包含再 循环的且任选地被处理的含水产物。
25. 根据权利要求24的方法，其中用碱性化合物处理所述含水 产物以便在其中产生硫酸盐和亚硫酸盐中的至少一种。
26. 根据权利要求24的方法，其中产生沉淀并且沉淀至少部分 地与所述任选地被处理的含水产物分开。
27. 根据权利要求26的方法，其中所述沉淀含有Ca阳离子。
28. 根据权利要求1的方法，其中排放所述含水产物的至少一部分。
29. 根据权利要求1的方法，其中所述提供的气体原料包含任 选地被处理的气体产物。
30. 根据权利要求1的方法，其中所述接触在多个旋风分离器 单元中进行。
31. 根据权利要求1的方法，还包括提供氧气并使其与所述含 水产物接触的步骤。
32. 根据权利要求1的方法，其中所述气体原料还包含选自尺 寸为1~2微米的颗粒、更大的颗粒、更小的颗粒、除S02之外的硫氧 化物、氮氧化物、C02、油、有气味的分子和有毒的金属的至少一种污 染物，并且其中所述脱硫的气体产物中的至少一种所述污染物的含量 比所述气体原料中的含量低至少40%。
33. 根据权利要求1的方法，还包括调节排放到大海中的含水 产物的步骤。
34. 根据权利要求33的方法，其中所述调节包括控制选自pH 值、温度的至少一种参数并且降低亚硫酸盐、硫酸盐和污染物中的至 少一种的含量，其中所述污染物选自油、有气味的分子、有毒的金属、 颗粒、烟灰、除S02之外的硫氧化物、氮氧化物、C02。
全文摘要
用于含SO₂的气体物流的脱硫方法，包括以下步骤a.提供包含选自碳酸根、碳酸氢根、氢氧根、亚硫酸根和亚硫酸氢根的阴离子的含水原料；b.提供含SO₂的气体原料；和c.使所述含水原料与所述气体原料接触以产生包含小于40％的原料SO₂含量的脱硫的气体产物，和含水产物；其中所述接触在旋风分离器单元中进行，所述旋风分离器单元包含由柱状圆周壁限定的外壳并具有至少一个用于接收进入其中的流体的入口开孔和至少一个旋转装置，并且其中所述旋风分离器单元特征在于所述旋风分离器单元内的气体物流的速度在20m/s和120m/s之间。
文档编号B01D53/50GK101636217SQ200780038440
公开日2010年1月27日 申请日期2007年9月4日 优先权日2006年9月5日
发明者里奇·加纳里, 阿哈隆·埃亚勒 申请人:克鲁有限公司;埃亚勒研究咨询有限公司;里奇·加纳里