水催化的粉状石灰洗涤方法和系统与流程

本申请要求2014年6月2日提交且在此整体并入的美国临时专利申请序列号62/006,387的优先权。

技术领域

本公开涉及用于从酸性气体中除去污染物的干式洗涤方法和与其相关的系统。本文所述的干式洗涤系统使用粉状石灰作为污染物吸附剂来从具有至少20℃初始温度且已被处理为具有介于2％与90％之间的相对湿度的酸性气体中除去杂质。

背景技术：

在铝工业中常见的诸如焦炭生产和氧化铝电解的操作产生含有各种污染物的酸性气体(还称为烟气)。用于焦炭或铝生产的设施通常以由主管当局设定的排放限值操作。为了减少这类排放物，有可能实施“管末”洗涤方法以从烟气中除去或捕获污染物。

现有管末洗涤方法包括干式洗涤方法(其中将干燥或半干燥吸附剂注入含污染物的气体中)和湿式洗涤方法(其中向含有污染物的气体喷射包含溶解的吸附剂的溶液)。现有干式洗涤系统通常需要使用大型基础设施(像反应器)以增强吸附剂与污染物之间的反应和/或再循环系统以将未使用的/未反应的吸附剂/副产物送回酸性气体以最大化吸附剂的消耗。现有湿式洗涤方法的缺点包括复杂的加工控制、使用大型基础设施(例如像，喷雾塔、吸附剂再生设备)以及产生难以管理的半液体副产物。

非常需要提供用于从酸性气体中除去污染物的洗涤系统，所述洗涤系统将进一步增强污染物与吸附剂之间的接触或最大化吸附剂和污染物中和反应以最终实现当与常规洗涤系统相比时更高的污染物去除效率和/或限制未反应的吸附剂的产生。优选地，这种系统将不包括用于再循环未反应的吸附剂或反应的副产物的再循环部件。

技术实现要素：

本公开提供一种用于降低来自酸性气体的污染物的浓度的干式洗涤方法以及相关系统。在在此所述的干式洗涤方法和系统中，在与吸附剂接触之前调节待处理的气体的相对湿度以增强洗涤效率。

根据第一方面，本公开提供一种用于降低来自酸性气体的污染物的浓度的干式洗涤系统。所述干式洗涤系统包括第一管道(用于输送酸性气体，其中所述第一管道限定允许所述酸性气体进入所述干式洗涤系统的第一开口和用于输送经处理的气体的第二开口)、至少一个吸附剂喷射器(在第一位置可操作地连接至所述第一管道以在所述第一管道内部添加粉状石灰)、用于调节酸性气体的相对湿度的装置(在第二位置可操作地连接至所述第一管道，其中所述用于调节酸性气体的相对湿度的装置位于所述第一开口与所述至少一个吸附剂喷射器之间的位置处)以及至少一个过滤器(用于使固体颗粒与经处理气体分离，其中所述过滤器连接至所述第一管道的第二开口，并且其中所述过滤器连接至第三管道的第三开口，从而允许所述经处理气体从所述干式洗涤系统中排出)。在一个实施方案中，所述用于调节酸性气体的相对湿度的装置是用于在第一管道内部添加水的至少一个水喷射器。在这种实施方案中，至少一个水喷射器(第二位置)相对于吸附剂喷射器的位置(第一位置)的位置允许酸性气体的水在接触粉状石灰之前汽化。在另一个实施方案中，至少一个水喷射器用于喷射液态水(例如像，液态水滴)。在另一个实施方案中，所述干式洗涤系统还包括用于测定酸性气体和/或经处理气体的温度和/或相对湿度的至少一个探针。所述探针可例如位于第三开口和/或用于调节酸性气体的相对湿度的装置的近端。

根据第二方面，本公开提供一种用于降低来自酸性气体的至少一种污染物的浓度的方法。广义地说，所述方法包括(a)提供包含所述污染物的初始酸性气体；(b)对所述初始酸性气体进行改性以获得相对湿度介于约2％至90％之间的湿润气体；(c)向所述湿润气体中添加粉状石灰以获得反应混合物；以及(d)过滤所述反应混合物以分离固体颗粒且获得当与所述初始酸性气体相比时所述至少一种污染物的浓度有所降低的经过滤气体。在一个实施方案中，步骤(b)还包括向初始气体中添加水和/或降低所述初始气体的温度以获得湿润气体。在另一个实施方案中，所述污染物是SO₂、SO₃、CO₂、HF、NO_x及其组合中的至少一种。在另一个实施方案中，所述酸性气体是来自煅烧焦炭生产设备或氧化铝电解设备的排放物。在另一个实施方案中，湿润气体的相对湿度是约60％。在另一个实施方案中，所述粉状石灰的颗粒在至少10％的所述颗粒中具有不到0.045mm的相对尺寸并且在100％的所述颗粒中具有不到0.6mm的相对尺寸。在另一个实施方案中，所述方法还包括(e)测定经过滤气体的相对湿度；以及(f)如果所述经过滤气体的相对湿度小于约2％或大于约90％，则在步骤(b)中对初始气体进行进一步改性。

附图说明

已如此大体上描述了本发明的性质，现将参照通过说明方式显示本发明的优选实施方案的附图，且其中：

图1提供本文所述的用于降低酸性气体中的至少一种污染物的浓度的方法的一个实施方案的图解。

图2示出用于降低酸性气体中的至少一种污染物的浓度的干式洗涤系统的一个实施方案。

图3示出在吸附剂喷射之前，气体的相对湿度调节洗涤效率。结果被示出为随气体的相对湿度(以％提供)变化的洗涤效率(以％提供)。

图4示出随相对湿度(□，以％提供)和气体温度(℃)变化的洗涤效率(◆，以％提供)。

具体实施方式

所述系统和方法被设计为实施酸性气体的改进的干式洗涤。在本文所述的系统和方法中，在接触干燥污染物吸附剂(例如，粉状石灰)之前调节酸性气体的相对湿度。为此，可将水添加至酸性气体和/或可调节酸性气体的温度以增加酸性气体的总体相对湿度，以允许存在于所述气体中的水汽化，以便提供待与干燥污染物吸附剂接触的湿润气体。本文所述的系统提供了用于调节相对湿度的装置，所述装置位于用于提供污染物吸附剂的装置上游(与酸性气体的流动的关系)。所述系统还限定用于在接触干燥污染物吸附剂之前允许存在于气体中的水汽化的区域。本文所述的方法提供了调节酸性气体的相对湿度的步骤，以便在接触干燥污染物吸附剂之前允许气体中的水的汽化。在本文所述的系统和方法的一些实施方案中，有可能在无吸附剂反应器的情况下进行洗涤操作。在其他实施方案中，本文所述的系统和方法限制或避免吸附剂堵塞，使用较少污染物吸附剂，限制或避免再循环污染物吸附剂和/或增加或最大化污染物吸附剂效率。

贯穿本申请，使用各种术语并且所述术语中的一些在本文中更明确地定义。

酸露点温度。在本公开的背景下，“酸露点温度”是指气态酸在给定压力下从汽态转变为液态的温度。对于含有SO₂、SO₃、CO₂、HF和/或NO_x的气体，酸露点温度取决于气体混合物中水的重量百分比以及气态污染物的浓度。在本文解释的一些实施方案中，在洗涤操作期间的工艺温度可保持比未处理的酸性气体的酸露点温度更高(例如，至少高10℃)，以避免洗涤系统中的酸性冷凝(以及所述系统的最终过早老化或腐蚀)。

酸性气体。“酸性气体”(也称为“烟气”)是包含气态酸污染物如含SO₂、SO₃、CO₂、HF和/或NO_x的气体的排放物。酸性气体可在与铝生产相关的许多过程(例如焦炭煅烧、阳极焙烧、还原等)期间产生。不论污染物组成或浓度，本文所述的洗涤系统和操作适用于任何酸性气体，条件是所述酸性气体具有至少20℃的初始温度(在湿润和洗涤之前)。例如，在焦炭生产结束时(但在洗涤操作之前)，酸性气体可具有至少约200℃或甚至更高的温度。在另一个实例中，在氧化铝电解期间产生的酸性气体可具有介于约90℃至100℃之间的温度。因此，本文所述的洗涤系统和操作可具体应用于在焦炭生产/利用期间产生的酸性气体以及在氧化铝电解期间产生的酸性气体。在一些实施方案中，酸性气体包含氧(O₂)。

粉状石灰。在本公开的背景下，粉状石灰是干燥Ca(OH)₂粉末，其用作吸附剂以洗涤来自酸性气体的污染物。粉状石灰被认为是“干燥的”，因为在洗涤操作之前没有添加水来稀释粉状石灰或制备石灰溶液。

干式洗涤方法。干式洗涤方法或操作使用呈干燥形式的吸附剂。在本公开的背景下，可在所述方法中使用水(处于任何物理化学状态，如固态、液态或气态)和/或设备来降低酸性气体的温度以便在吸附剂喷射之前调节待处理(例如，洗涤)的酸性气体的相对湿度和温度。然而，在本公开的干式洗涤方法中，水不用于稀释、悬浮吸附剂或与吸附剂本身形成溶液。例如，污染物吸附剂在接触未处理的酸性气体之前已水合或以其他方式与水接触的薄层洗涤操作不被认为是干式洗涤方法。然而，预期可在干式洗涤方法之后进行薄层洗涤操作，例如当熟石灰在过滤器上形成结块时。

湿度。绝对湿度是在特定温度和特定压力下每单位体积总气体的水蒸气质量。饱和湿度是气体可包含的每单位体积总气体的水蒸气的最大质量。绝对和饱和湿度通常提供为g/m³。相对湿度是特定气体体积中的水蒸气质量(例如，绝对湿度)与最大水蒸气质量(饱和湿度)的比率。

污染物。在本公开的背景下，“污染物”是以可展现不期望的作用的气态排放物存在的气态酸性化合物(例如，SO₂、SO₃、CO₂、HF和/或NO_x)。

本公开提供干式洗涤方法以及相关干式洗涤系统，其中酸性气体在与粉状石灰接触之前具有至少20℃的温度并且与水(处于任何状态，固态、液态或气态)接触以实现湿润气体中的特定相对湿度范围(例如，介于2％至90％之间)。不希望受理论束缚，据信在添加干燥吸附剂之前预先湿润酸可增强/催化酸性气体污染物与吸附剂的反应。在一些实施方案中，向酸性气体中添加水提供具有比进入系统的初始未处理气体的酸露点温度高至少10℃的温度的湿润气体。如本文所讨论，在干燥吸附剂喷射之前处理已进行水调理的气体提高洗涤效率。在一些实施方案中，所述水处理允许减少所使用的粉状石灰的量，减少在洗涤方法结束时未反应的粉状石灰的量，因此消除了在洗涤方法结束时再循环所获得的未反应副产物的需要。此外，在一些实施方案中，本文所述的洗涤方法不限于热气体并且可在湿润步骤之前应用于具有至少20℃或更高温度的任何气体。

不希望受理论束缚，据信提供湿润气体增强气体污染物与粉状石灰之间的化学反应。假定洗涤方法的温度降低还增加气体的相对湿度，改进粉状石灰与水之间的缔合(通过降低粉状石灰颗粒上的水解吸速率和/或提高粉状石灰颗粒上的水吸附速率)和/或增加污染物与吸附剂之间的反应时间。水在粉状石灰颗粒表面上的存在增强它们的催化作用且因此增加它们对污染物的反应性。据信水与粉状石灰颗粒表面的缔合产生与气体中存在的许多不同的酸性污染物(SO₂、SO₃、HF、CO₂和NO_x)反应的合适情况，尽管具有不同的效率。本文所述的方法的一些实施方案的一些优点包括但不限于对污染物吸附剂的较少操纵，污染物吸附剂的凝聚减少，系统的堵塞减少以及总体简单性(因为不需要再循环或反应器来实现类似的洗涤效率)。

干式洗涤方法

本公开因此提供一种用于降低来自酸性气体的至少一种或多种污染物的浓度的方法。在一个实施方案中，所述方法可用于降低来自酸性气体的一种污染物(如SO₂)的浓度。在另一个实施方案中，所述方法可用于有利地产生硫酸钙副产物。如本文将显示，污染物洗涤效率可取决于经处理气体的相对湿度的水平、经处理气体的温度和/或在所述方法期间喷射的吸附剂的量或类型。所述浓度的降低可以是例如当相较于初始未反应的酸性气体时，经处理气体中污染物浓度降低至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％或99％。在另一个实施方案中，所述方法可用于降低来自酸性气体的至少两种、三种或四种污染物的浓度。应了解，在这种实施方案中，并非所有的污染物都将以相同水平降低，因为一些污染物可能比其他污染物更有效地通过粉状石灰从酸性气体洗涤。在一个实施方案中，每种污染物的浓度的降低可独立地是例如当相较于初始未反应的酸性气体时，从经处理气体中降低至少50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％或99％。

本公开的示例性方法在图1提供。在所述干式洗涤方法的第一步骤010，提供待洗涤的酸性气体。本文所述的方法可应用于任何酸性气体，不论其排放物来源。然而，在一个实施方案中，所述酸性气体是来自与铝生产相关的方法的排放气体，例如像来自焦炭生产设备或铝生产设备的排放气体。在这种实施方案中，所述酸性气体可以是来自焦炭的煅烧的排放气体(含有高或低硫含量)。步骤010可任选地包括在使待处理的酸性气体经受所述方法之前表征所述酸性气体。这种初始表征可包括测定酸性气体中的污染物的类型和浓度、酸性气体的初始温度、酸性气体的酸露点温度、酸性气体的流量、酸性气体的温度和/或酸性气体的相对湿度。所述初始表征可用于(至少部分地)测定在步骤020待添加的水的量、在步骤020所需的温度降低和/或在步骤030待添加的粉状石灰的量和/或量/类型。

一旦已在步骤010提供酸性气体，就在步骤020调节相对湿度以达到预定水平。在步骤020，这种调节可通过将水添加至酸性气体和/或降低酸性气体的温度来进行以提供湿润气体(具有介于约2％与约90％之间的相对湿度)。在本公开的背景下，重要的是在添加任何量的粉状石灰之前进行气体的相对湿度的调节。在一个实施方案中，在步骤020添加的水是淡水并且可以是固态、液态或气态形式。任选地，在步骤020添加的水可导致气体的温度变化。例如，如果所添加的水的温度不同于酸性气体的温度，则添加水至酸性气体将提高或降低酸性气体温度。在一个实施方案中，在步骤020，将气态水(例如，水蒸气)添加至具有低于100℃初始温度的酸性气体且因此提高酸性气体的温度。在另一个实施方案中，在步骤020，将液态或固态水添加至具有高于所述液态或固态水的初始温度的酸性气体且因此降低所述气体的温度。在一个具体实施方案中，在步骤020添加的水呈液态形式(例如像液滴)且具有至少20℃的温度。

与添加水组合或作为添加水的替代，步骤020可包括改变酸性气体的温度以获得预定水平的相对湿度。因为酸性气体具有相对高的温度，所以步骤020可包括降低所述酸性气体的温度以获得预定水平的相对湿度的步骤。优选地，所得到的湿润气体具有至少20℃的温度。

步骤020可任选地包括表征所述酸性气体和/或所述湿润气体。这种表征可包括测定酸性/湿润气体中的污染物的类型和浓度、酸性/湿润气体的初始温度、酸性/湿润气体的酸露点温度、酸性/湿润气体的流量、酸性/湿润气体的温度和/或酸性/湿润气体的相对湿度。所述表征可用于(至少部分地)测定在步骤020待添加的水的量、在步骤020所需的温度降低和/或在步骤030待添加的粉状石灰的量和/或量/类型。

在一些实施方案中，有可能在步骤020期间(在用吸附剂调理之前)和/或在步骤020之后(例如在下文所述的过滤步骤之后)监测湿润气体的相对湿度。相对湿度的预定水平可基于在所述方法期间获得的信息(例如，湿润气体与吸附剂之间的接触时间、在步骤020之前酸性气体的天然湿度/温度、压力)测定或设定。还预期可调节(例如增加)湿润气体的相对湿度来调节与吸附剂的接触时间以最终改进洗涤效率。

用于在步骤020调节气体的相对湿度的参数可部分地基于任选地在步骤010进行的酸性气体的初始表征以及步骤020的湿润气体、在步骤030的反应混合物或在步骤050的过滤气体的任选表征来测定。

步骤020因此包括提供相对湿度介于约2％与90％之间的的湿润气体。在一个实施方案中，所述湿润气体具有至少约2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％和/或不超过90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％或2％的相对湿度。在另一个实施方案中，所述湿润气体具有介于约20％与90％、35％与70％、约40％与70％、约45％与70％、约50％与70％、约55％与70％、约60％与70％或约65％与70％之间的相对湿度。在另一个实施方案中，所述湿润气体具有介于约35％与65％、约40％与65％、约45％与65％、约50％与65％、约55％与65％或约60％与65％之间的相对湿度。在另一个实施方案中，所述湿润气体具有介于约35％与60％、约40％与60％、约45％与60％、约50％与60％或约55％与60％之间的相对湿度。在另一个实施方案中，所述湿润气体具有约60％的相对湿度。

步骤020的湿润气体具有至少20℃的温度。与吸附剂的反应优选地在酸露点以上和/或水露点以上的温度下进行。在一些实施方案中，步骤020还可包括提供与酸性气体的酸露点温度相比具有至少等于或高于10℃的温度的湿润气体。在一个实施方案中，与酸性气体的酸露点温度相比，所述湿润气体具有至少等于或高于10℃、11℃、12℃、13℃、14℃、15℃、16℃、17℃、18℃、19℃、20℃、21℃、22℃、23℃或24℃的温度。在另一实施方案中，所述湿润气体与酸性气体的酸露点之间的温度差异介于约10℃与15℃、11℃与15℃、12℃与15℃、13℃与15℃或14℃与15℃之间。在另一个实施方案中，当相较于酸性气体的酸露点温度时，所述湿润气体具有高于约15℃的温度。

在步骤020结束时且在步骤030之前，已添加至酸性气体的水或已对酸性气体施加的温度限制允许湿润气体中的水的汽化。在步骤030之前呈液态的水的相对不存在允许待原位(在所述气体中)进行的与污染物吸附剂的反应。

一旦已经调节了湿润气体的相对湿度和温度，就在步骤030向湿润气体补充粉状石灰以提供反应混合物。如本文所指示，将呈干燥形式的粉状石灰添加至湿润气体以产生反应混合物。在本公开的背景下，在所述方法的剩余期间不向所述反应混合物进一步补充水。所述反应混合物可包含气体部分(包含或不包含气体污染物)和固体部分(包含例如粉状石灰以及粉状石灰与污染物之间的反应产物)。如本文所指示，因为所述方法是干式洗涤操作，所以粉状石灰以干燥形式提供。此外，因为所述粉状石灰意图被添加至湿润气体，所以其优选作为粉末形式喷射。粉状石灰可取决于其预期用途而以不同颗粒尺寸分布提供。在一些实施方案中，粉状石灰可以其中少于10％的所述颗粒具有<0.045mm的尺寸且全部所述颗粒(100％)具有<0.6mm的尺寸的颗粒尺寸分布或甚至更细/更小颗粒尺寸分布提供。在步骤030待添加的粉状石灰的颗粒尺寸分布或量可部分地基于已任选地在步骤010进行的酸性气体的初始表征、已任选地在步骤020进行的酸性/湿润气体的表征和/或在步骤050的过滤气体的表征来测定。如本文所示，使干燥粉状石灰与湿润气体(具有在步骤020中提及的规格)接触有利于粉状石灰的催化且提高所述方法的洗涤效率。

步骤030可任选地包括表征正产生的反应混合物。这种表征可包括测定吸附剂与污染物之间的反应时间、所述混合物的流量、所述混合物的温度和/或所述混合物的相对湿度。步骤030的任选表征可用于确定是否必须在步骤020调节(例如，增加或减少)水的添加、是否应该在步骤020调节(例如，提高或降低)湿润气体的温度、是否应该调节(例如，增加或减少)湿润气体与粉状石灰之间的反应时间和/或是否应该调节(例如，增加或减少)在步骤030待添加至湿润气体的粉状石灰的量/类型。

一旦已在步骤030产生反应混合物，则使所述反应混合物经受过滤步骤050以使所述混合物的固体颗粒部分与所述混合物的气体部分分离。例如，过滤器可使颗粒与气体部分分离。步骤050可任选地包括表征经过滤气体(例如，所述反应混合物的气体部分)或正产生的固体部分。这种表征可包括测定经过滤气体中潜在污染物的存在和/或浓度(以及最终，所述方法的洗涤效率)、经过滤气体的流量、经过滤气体的温度和/或经过滤气体的相对湿度。步骤050的任选表征可用于确定是否必须在步骤020调节(例如，增加或减少)水的添加、是否必须在步骤020调节(例如，提高或降低)在步骤020的湿润气体的温度、是否应该调节(例如，增加或减少)待在步骤030添加至湿润气体的粉状石灰的量和/或是否应该在步骤030使用另一类型的粉状石灰。

如本文所指示，所述干式洗涤方法可有效地在原位(在管道内部)发生，并且使用反应器以进一步增加气态污染物与粉状石灰之间的接触和/或化学反应被废弃。还如本文所述，因为洗涤效率增加，所以用于将未反应的石灰重新引入系统中的吸附剂再循环装置的使用是不必要的。

干式洗涤系统

本公开还提供一种用于实施本文所述的方法，例如洗涤来自酸性气体的污染物的系统。所述系统是干式洗涤系统，因为用于洗涤所述酸性气体的吸附剂(例如粉状石灰)以干燥形式提供，即在吸附剂引入系统中之前未向所述吸附剂添加水。在一些实施方案中，所述系统不包括用于使反应的副产物返回以在系统中重新喷射的再循环器。所述系统不包括用于增强粉状石灰与气态污染物之间的化学反应的反应器。

所述系统的实施方案在图2提供。系统800限定至少三个不同的区域：湿润区810(其中形成湿润气体，因为它所包含的水被汽化)、反应区820(其中湿润气体与粉状石灰掺混以提供反应混合物)和过滤区830(其中所述反应混合物被过滤以使固体颗粒与经处理气体分离)。湿润区810和反应区820可方便地位于管道100内部。系统800包括管道100，所述管道用于输送意图或已用粉状石灰吸附剂703处理的气体。在其引入系统800之前，酸性气体701包含一种或多种污染物，例如像SO₂、SO₃、CO₂、HF和NO_x。如上文所指示，这种酸性气体701可在铝工业中已知的过程，例如像焦炭生产和氧化铝电解期间产生。

在图2上所示的实施方案中，所述系统是在线系统并且本领域的技术人员将认识到其他配置是可能的。在图2中，管道100是用于将酸性气体701从一个进入点110输送至过滤器400的连续管、管路或通道。管道100具有用于允许酸性气体701进入系统800的第一开口110和用于允许反应区820中的气体进入过滤器400的第二开口120。在图2上所示的实施方案中，气体从第一开口110流动至第二开口120。在一个实施方案中，所述管道可具有多个第一开口110(未在图2上示出)，条件是所述多个第一开口位于用于改变酸性气体的相对湿度的装置(例如水喷射器200)的上游(相对于气体在系统中的流动)。在区810中，所述管道优选地由对酸腐蚀具有抗性的材料组成，所述酸腐蚀可由酸性气体本身、酸性气体与水的混合物和/或酸性气体与水之间的反应的产物的冷凝触发。

本文所述的干式洗涤系统包括用于改变酸性气体701的相对湿度水平以在区810中提供湿润气体的装置。所述装置可包括例如水喷射器和冷却系统。在图2上所示的实施方案中，系统800包括至少一个水喷射器200以用于在管道100内部将水702添加至从第一开口110流动至第二开口120的酸性气体701。在一些实施方案中，所述系统可包括多个水喷射器200(未在图2上示出)，条件是所述多个喷射器200位于吸附剂喷射器300的上游(相对于气体在系统中的流动)和一个或多个第一开口110的下游(相对于气体在系统中的流动)。在本公开的背景下，水喷射器200不能位于任一个吸附剂喷射器300的下游(相对于气体在系统中的流动)。本文所述的系统可进一步具有用于将水提供至至少一个喷射器200的水储器(未在图2上示出)。被添加至管道内部的气体流的水702可呈不同状态和/或具有各种预定温度，这取决于由所述方法提供的酸性气体701的特征(温度、相对湿度、流量、酸性污染物浓度)和预期预定相对湿度水平。作为一个实例，对于相对热的酸性气体701，通过喷射器200添加的水702可呈冷冻状态，但是对于相对冷的酸性气体701，通过喷射器200添加的水702可以是水蒸气。水喷射器200可以是用于将呈所需形式的水702提供至洗涤系统的任何适合类型的喷射器(例如，喷雾器、蒸气喷射器、雪状物喷射器等)。因为可能需要增加或减少系统中水的喷射，所以喷射器200可被配置成增加或减少通过其的水流量。例如，至少两个(且在一些实施方案中更多个喷射器200)可被组织在水喷射系统中(未在图2中示出)，所述水喷射系统允许基于系统的需求打开或关闭至少一个喷射器200。在另一个实例中，水喷射器200可包括用于控制通过其的水流量的阀。在本公开的背景下，水702是淡水(例如，其不是盐水溶液，例如像海水)。

在本公开的干式洗涤操作中，还考虑酸性气体701的温度被降低以提供所需的相对湿度水平。在这种系统(未在图2上示出)中，可在水喷射器200存在或不存在下使用一个冷却系统或多个冷却系统。所述冷却系统被提供在任一个固体吸附剂喷射器300上游(相对于气体在系统中的流动)和任一个第一开口110下游(相对于气体在系统中的流动)。

酸性气体701的相对湿度的增加(经由水喷射器200通过水702的喷射和/或冷却系统引起)在系统800中产生湿润区810，所述湿润区在最上游水喷射器200或冷却系统与最上游吸附剂喷射器300(两者均相对于气体在系统中的流动)之间延伸。如上文所指示，所述吸附剂喷射器将呈固体(微粒)形式的吸附剂提供至系统800。湿润区810(相对于气体的流动，位于最下游水喷射器与最上游吸附剂喷射器之间)被配置成有利于湿润气体中存在的水的汽化，即在接触固体污染物吸附剂之前将湿润气体的液态或固态水转化成气相。因此，湿润区810的管道100可足够长或足够宽以允许在喷射固体污染物吸附剂之前湿润气体的汽化。

系统800还包括至少一个吸附剂喷射器300以用于在管道100内部将粉状石灰703添加至湿润区810的在管道100内朝向过滤器400流动的湿润气体。在一些实施方案中，所述系统可包括多个吸附剂喷射器300(未在图2上示出)，条件是所述多个吸附剂喷射器300位于水喷射器200或冷却系统的下游(相对于气体在系统中的流动)和过滤器400的上游(相对于气体在系统中的流动)。在本公开的背景下，所述至少一个或多个吸附剂喷射器300不能位于任一个水喷射器200或冷却系统的上游(相对于气体在系统中的流动)。本文所述的系统可进一步具有用于将粉状石灰703提供至至少一个吸附剂喷射器703的粉状石灰储器(未在图2上示出)。在本公开的背景下，在管道内部添加至气体流的粉状石灰703在添加于系统800中之前不与液体(如水)或溶液(如水溶液)掺混。在添加至气体流之前粉状石灰703必须呈干燥形式。粉状石灰喷射器300可以是用于将呈干燥形式的粉状石灰提供至洗涤系统的任何适合类型的喷射器。因为可能需要增加或减少系统中粉状石灰的喷射，所以吸附剂喷射器300可被配置成增加或减少通过其的粉状石灰703的流量。例如，至少两个(且在一些实施方案中至少三个或更多个)吸附剂喷射器300可被组织在粉状石灰喷射系统中(未在图2中示出)，所述粉状石灰喷射系统允许基于系统的需求打开或关闭至少一个吸附剂喷射器300。在另一个实例中，吸附剂喷射器300可包括用于控制通过其的粉状石灰的流量的阀。

经由至少一个吸附剂喷射器300喷射粉状石灰703在系统800中产生反应区820，所述反应区在最上游吸附剂喷射器300(相对于气体在系统中的流动)与过滤区400之间延伸。在此反应区820中，允许湿润气体与粉状石灰原位反应。这种化学反应洗涤来自至少一种污染物(例如，SO₂、SO₃、CO₂、HF和/或NO_x)的湿润气体并且将所述污染物转化成反应产物，所述反应产物是毒性较低的且在一些实施方案中可重复使用的。一旦湿润气体已进入反应区820，就将其称为经处理气体。

系统800进一步包括至少一个过滤器400以用于接收来自反应区820的经处理气体。过滤器400被设计成使固体颗粒(例如，反应产物、未反应的粉状石灰(如果存在))与经处理气体分离以获得经过滤气体704。在本文所述的洗涤系统中，经过滤气体704中至少一种污染物的气态浓度低于未处理气体701中所述至少一种污染物的相应气态浓度。在一些实施方案中，系统800包括串联组织的多于一个过滤器400(未在图2上示出)。如上文所指示，在反应区820中，粉状石灰与至少一种污染物反应并且因此产生包含所述污染物的产物，但呈较低毒性形式。此类产物通常呈固体形式并且在本文所述的洗涤系统中使用过滤器的目的是从经处理气体流中除去此类固体颗粒。所述固体颗粒可直接积聚在过滤单元的过滤器上。可从气体流中除去固体颗粒的任何类型的过滤器可用于本公开的系统中。此类过滤器包括但不限于袋式过滤器、电过滤器和/或筒式过滤器。

如本文所述，用粉状石灰处理湿润气体增强所述系统在洗涤至少一种或多种污染物中的效率。不希望受理论约束，假定对湿润气体的粉状石灰处理增加粉状石灰与污染物的反应性。因此，不需要在所述系统中提供将进一步增强粉状石灰与污染物之间的接触/反应性的反应器。

系统800还可包括至少一个探针600以用于测量进入所述系统、在所述系统中或离开所述系统的气体的温度和/或相对湿度。在图2上所示的实施方案中，探针600可位于过滤器400的下游(相对于气体在所述系统中的流动)。然而，熟练的技术人员将认识到多于一个探针可包括于所述系统中(未在图2中示出)。至少一个探针600可用于测定工艺温度(例如，正进行反应的温度)和/或工艺相对湿度(例如，正进行反应的相对湿度)是否适于最大化粉状石灰与湿润气体之间的相互作用。因为工艺温度和相对湿度可通过经由系统中的至少一个水喷射器200添加水进行控制，所以探针600的测量值可被传送至控制系统中的水的流入的系统(未在图2上示出)。可替代地或组合，探针600的测量值可被传送至控制酸性气体的冷却的系统。例如，如果所述探针测量到对于湿润区810、反应区820和/或过滤区830中存在的气体/混合物中的酸性气体701来说在目标之外的温度和/或相对湿度水平，则可将此信息传送至控制系统以经由至少一个喷射器200增加水702的流量和/或在区段810中将湿润气体的温度调节至目标。在另一个实例中，如果所述探针测量到在湿润区810、反应区820和/或过滤区830中存在的气体/混合物中的酸性气体701的酸露点以上不到10℃的温度，则可将此信息传送至控制系统(例如，上文所述的水喷射器系统)以经由至少一个喷射器200或酸性气体的冷却减少水702的流量来使湿润气体的温度增加显著高于酸性气体701的酸露点。在另一个实例中，如果所述探针测量到在湿润区810、反应区820和/或过滤区830中存在的气体/混合物中在2％以下的相对湿度，则可将此信息传送至控制系统(例如，上文所述的水喷射器系统)以经由至少一个水喷射器200或酸性气体的冷却增加水702的流量来使相对湿度增加至不超过90％。在另一个实例中，如果所述探针测量到在湿润区810、反应区820和/或过滤区830中存在的气体/混合物中在90％以上的相对湿度，则可将此信息传送至控制系统(例如，上文所述的水喷射器系统)以经由至少一个水喷射器200或冷却系统减少水702的流量来使相对湿度降低至不超过2％。至少一个探针600可位于湿润区810、反应器820和/或过滤区830中(未在图2上示出)。在一个实施方案中，至少一个探针600可位于喷射器200的上游或下游、冷却系统的下游或上游、吸附剂喷射器300的上游或下游和/或过滤器400的上游或下游(全部相对于气体在系统中的流动)。在图2上所示的实施方案中，探针600可位于过滤器400的下游。在未在图2上示出的另一个实施方案中，所述洗涤系统包括至少两个探针600，位于湿润区810(例如，水喷射器200或冷却系统下游和吸附剂喷射器300上游，两者均相对于气体在系统中的流动)中的第一探针和位于过滤器400下游的第二探针。

本文所述的干式洗涤系统可以是便携式可移动单元或固定单元。所述可移动干式洗涤系统包括管道、至少一个水喷射器或冷却系统、至少一个粉状石灰喷射器和本文所述的过滤器或由其组成。所述可移动或固定干式洗涤系统可进一步包括至少一个如本文所述的探针。此外，所述可移动干式洗涤系统没有任何反应器。

本发明将通过参考以下实施例更容易地理解，给出所述实施例来说明本发明而不是限制其范围。

实施例

第一试验。首先确定待处理的气体的相对湿度的增加和温度的相应降低是否能够有益于增强洗涤效率。为此，使用包括水喷射器和过滤器的洗涤系统(不使用反应器也不使用再循环系统)。将含SO₂气体引入所述系统中且测量各种参数。将不同量的水以预定时间间隔添加至含SO₂气体以获得介于35℃与80℃之间的工艺温度。图3示出第一试验的所有运行的结果以及在不同的相对湿度水平下实现的不同水平的洗涤效率。

第二试验。将试验系统按比例放大且测定气体温度和相对湿度对洗涤效率的影响。如在图4上所示，洗涤效率按气体的相对湿度的函数增加。然而，洗涤效率按温度的函数降低。如在图4上进一步示出，洗涤在较低温度、甚至在100℃以下的温度下也是可能的。

第三试验。在4天周期内使用第二试验的试验系统。当气体被润湿(例如，以具有介于35至77g/m³之间的水含量)且冷却(例如，30℃-35℃)时，有可能使经处理气体中SO₂的浓度降低(当相较于初始气体时)100ppm。

虽然已结合本发明的具体实施方案描述了本发明，但应了解权利要求的范围不应受实施例中阐述的优选实施方案限制，而应给予与说明书总体一致的最广泛解释。