一种去除有害气体的方法及装置的制造方法

文档序号:10583468阅读:480来源:国知局
一种去除有害气体的方法及装置的制造方法
【专利摘要】一种去除有害气体的方法及装置,从气流中去除醇、胺、酰基物、酮、醛和酯等挥发性有机物,硫化氢和氨等无机物,属于大气污染控制和环境保护技术领域,该方法的处理过程是把含所述的有害气体的气流导入气?固反应器,同时向所述的气?固反应器导入一定温度的氯化钙固体颗粒和控制一定的气固反应温度,使气流中所述的有害气体在气?固反应器与氯化钙发生气固吸附化学反应而被吸收,生成固体产物,从而达到气体净化目的,固体产物经加热处理后再生。本发明还公开了专用装置,具有投资成本和运行费用低、可回收副产品,操作简单、处理效率高的特点。
【专利说明】
_种去除有害气)体的方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种去除有害气体的方法及装置,特别涉及从气流中去除醇、胺、酰基 物、酮、醛和酯等挥发性有机物,硫化氢和氨等无机物,属于大气污染控制和环境保护技术 领域。
【背景技术】
[0002] 各种含挥发性有机物如醇、胺、酰基物、酮、醛和酯等的有害气体,产生于化学、制 药、印刷和喷涂等各种生产过程,含硫化氢和氨等无机物的有害气体,产生于化工生产、废 水厌氧处理等过程。这些污染物不仅对人体有害,大量排放还对大气环境产生了严重的影 响。但是由于这些气体或具有化学结构较稳定,不易降解的特点,或阈值较低,给净化处理 带来很大的困难。
[0003] 吸收法是去除这些有害气体的主要方法之一,投资和运行费用低,但此方法的主 要问题是吸收液容量有限,吸收后的吸收液进一步处理费用高。燃烧法对运行条件要求较 高,一般要求在高温下运行,投资和运行费用费高。活性碳吸附法对低浓度的污染物脱除效 率较高,但吸附剂再生和后续处理系统复杂,并且有易燃易爆的危险。因此,针对不同的有 害气体寻找去除效率高、运行可靠和操作简单的处理技术,是相关工业过程急需解决的问 题。
[0004] 本发明设计和提供了一种去除有害气体的方法及装置,用于从气流中除去醇、胺、 酰基物、酮、醛和酯等挥发性有机物,硫化氢和氨等无机物,从而达到有害气体净化的目的。

【发明内容】

[0005] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种去除有害气体的方法,其特 征是含所述有害气体的气流导入气-固反应器,同时向气-固反应器导入一定温度的氯化钙 固体颗粒和控制一定的气固反应温度,使气流中所述的有害气体在气-固反应器与氯化钙 发生气固吸附化学反应而被吸收,生成固体产物,从而达到气体净化目的。
[0006] 本发明所述的技术方案中,所述的有害气体与氯化钙的气固吸附化学反应的固体 产物为氯化钙与有害物的络合物和相关盐类。
[0007] 本发明所述的气-固反应器可采用化工单元操作常用的固定床、移动床、沸腾床、 流化床和循环流化床等气-固接触反应器,可采用顺流、逆流和错流等多种形式,具体可参 看化工反应相关设备手册,效果大体相当。以循环流化床反应系统为例,所述的气-固反应 器塔体的侧下部设置有连接气流的气体进口,中部设置有氯化钙颗粒加入口,加入方式可 采用机械进料或气力进料等方式,效果相当,在塔体的下部气体进口上方设置有气流分布 器,使塔内气固充分混合反应,塔体的上部设置有连接管,所述的气流通过连接管与气固分 离器相连,经气固分离器气固分离后,气流从气固分离器的上部排出,固体颗粒从气固分离 器下部排出,其中部分固体颗粒可重新返回塔内参加反应,可根据反应程度调节物料重新 返回塔内参加反应的比例(范围可为0-100%)。
[0008] 本发明所述的向气-固反应器导入-定温度的氯化钙固体颗粒,其特征是先把氯化 钙固体颗粒被加热到40°C以上,使氯化钙得到活化,活化温度超过100°C,工作时应冷却到 气-固反应器的控制温度以下,活化温度优选65-105Γ,可以在导入气-固反应器前活化,也 可在气-固反应器中加热活化,效果相当,活化时间无特殊要求,活化加热一般可通过电炉 加热或介质加热的方式,活化后的氯化钙在气-固反应器内控制一定的气固反应温度使之 与有害物发生气固吸附化学反应,所述的控制一定的气固反应温度是使气-固反应器温度 在KKTC以下,含有害气体的气流为常温时气固反应器一般无需加热,所述的气流的温度在 100 °C以上时,应先冷却到100 °C以下,气固反应器温度优选控制在15 °C-55 °C,反应器内压 力高于常压时反应器温度可适当高一点,低于常压时温度可适当低一点。反应过程气固接 触时间一般为0.5s以上,优先取为3s-30s。氯化钙与所述有害气体的气固吸附化学反应的 理论化学计量比一般为1~8,具体视有害气体种类和实际工况过程而定,如氯化钙与乙醇 的反应理论摩尔比为1:4,氯化钙在气-固反应器的投加量可根据反应器形式、气流温度、反 应持续时间和转化率等要求而确定。对于循环流化床气-固反应器,氯化钙的投加量与有害 气体的摩尔比一般为1~100,具体可视去除率要求而定,摩尔比越大反应效果越好,但运行 费用上升,优先取为10-30,对于固定床、移动床、沸腾床和流化床,无特定要求,视需要投 加。所述的氯化钙固体颗粒,一般为粉末和球状两种,粉状颗粒粒径一般为〇.〇lmm-lmm,球 状粒径一般为lmm-5mm,均可使用,粒径小利用效率高,但粒径太小气固分离不易,具体可视 实际操作工况选用。也可采用把石英砂、陶瓷或沸石等颗粒填料与氯化钙粉末按一定比例 混合后导入气-固反应器,以提高反应器内气固混合效果和气体接触面积,提高反应效率和 物料的利用率,一般比例最大为99 % (体积比),具体可根据反应器形式和操作参数确定,一 般采用流化床反应器,所述填料的比例可低些,优选10%-20%,固定床反应器的可高些。如 在固定床气 -固反应器内混合50 % (体积比)的粒径约为的石英砂后,可提高反应效 率20 %以上。采用球状粒径氯化钙时,一般不需要与其他填料混合。
[0009] 反应后得到的固体产物可以通过加热等方式释放出被吸收的有害物,加热温度常 压下一般为95°C以上,优选120°C-250°C,负压下可低一些,对解吸出来的含高浓度被吸附 物的气体经冷凝可回收相关物料,进一步加热固体产物到260°C以上,可脱除氯化钙吸附的 水分后循环使用。
[0010] 本发明所述的有害气体主要为醇、胺、酰基物、酮、醛和酯等挥发性有机物,硫化氢 和氨等无机物的一种或几种,所述的有机物通常为低级有机物。
[0011] 与现有技术相比,本发明的优点在于:采用氯化钙在一定温度下与气流中的所述 的有害气体发生气固吸附化学反应,使气流中的有害气体得到去除,从而达到气体净化目 的,把固体产物加热处理后可回收相关副产品,氯化钙可再生回用。具有投资成本和运行费 用低,操作简单、处理效率高、处理量大特点,适合推广使用。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明实施例所用循环流化床气-固反应器装置结构示意图,其中:1气体进 口; 2气体分布器;3固体颗粒加入口; 4气-固反应器塔体;5连接管;6气体出口; 7气固分离 器;8固体颗粒返回口;9固体颗粒排出口; 10检修口; 11塔底固体颗粒排出口。
[0013] 图2为本发明实施例所用气-固逆流接触反应器结构示意图,其中:1气体进口;2 气-固反应器塔体;3固体颗粒加入口;4气体出口;5气固反应区;6固体颗粒回收区;7固体颗 粒排出口。
[0014] 图3为本发明实施例所用固定床气-固反应器装置结构示意图,其中:1气体进口;2 气体分布器;3氯化钙固体颗粒充填层;4气体出口;5氯化钙固体颗粒加料口;6固体颗粒排 出口;7检修口。
【具体实施方式】
[0015] 以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0016] -种去除有害气体的方法的装置如图1所示。所述的装置的气-固反应器塔体(4) 的侧下部设置有气体进口(1),在塔体的下部气体进口上方设置有气流分布器(2)使气-固 反应器内气固充分混合反应,中部设置有固体颗粒加入口(3),塔体的上部设置有连接管 (5)与气固分离器(7)相连,气固分离器的上部设置有气体出口(6),气固分离器的下部设置 有固体颗粒排出口(9),并有固体颗粒返回口(8)与塔体连通,塔体中下部和底部还分别设 置有检修口( 1 〇)和塔底固体颗粒排出口( 11)。
[0017] 根据图1所述的一种去除有害气体的装置,其处理工艺流程是待处理气流由气体 进口(1)进入气-固反应器塔体(4),经过气体分布器(2)与由固体颗粒加入口(3)加入的氯 化钙颗粒混合后,发生化学吸附反应,净化后的气流从塔上部的连接管(5)进入气固分离器 (7)进行气固分离,气流从气体出口(6)排出,部分固体颗粒可通过固体颗粒返回口(8)返回 气-固反应器塔体(4)内继续参加反应,其余部分通过固体颗粒排出口(9)排出,同时塔底部 也设置有塔底固体颗粒排出口( 11)排出多余的固体颗粒。
[0018] 实施例1: 一种从气流中去除有害气体的循环流化床气-固反应器装置如图1所示。 所述的循环流化床气-固反应器径为Φ 60mm,高为2500mm,其中有效高度约1600mm,材料为 不锈钢。实验条件为:载气为空气,流量约3m3/h,气体温度约25°C,气体相对湿度约70%,氯 化钙为市售工业级粉末状颗粒,纯度98%以上,平均粒径约为0.1mm,氯化钙先在电加热器 加热到约为40°C-5(TC后投入反应器,反应器温度约为30°C,反应器内气-固接触时间约为 3_5s。有害物与氯化钙摩尔比约为1:15。经气固分离器(采用旋风分离器)得到反应后固体 颗粒不返回反应器内。气体浓度分析方法为气相色谱仪,稳定运行30分钟后测定。实验结果 如表1所示。
[0019] 表1有害物去除效果
[0020]
[0021]
[0022]实施例2:物料中混合20% (体积)的粒径约为1.5mm的石英砂。其他条件同实施例 1。实验结果如表2所不。
[0023]表2有害物去除效果
[0024]
[0025] 实施例3:-种去除有害气体的气-固逆流接触反应器装置如图2所示。其处理工艺 流程是把待处理的有害气体由气体进口(1)进入气-固反应器塔体(2)与由固体颗粒加入口 (3)加入的氯化钙粉体在气固反应区(5)发生化学吸附反应,净化后的气流从气体出口(4) 排出,反应后固体颗粒经固体颗粒回收区(6)后通过固体颗粒排出口(7)排出,所述的反应 器直径为Φ60πιπι,高为1500mm,材料为不锈钢,气固反应区有效高度为约为1000mm。有害物 与氯化钙投加量摩尔比约为1:30。载气为空气,流量约lm 3/h,反应器内气-固接触时间约为 10-15s。其他条件同实施例1。实验结果如表3所示。
[0026]表3有害物去除效果
[0027]
[0028]实施例4: 一种去除有害气体的固定床反应器装置如图3所示。其处理工艺流程是 把待处理的有害气体由气体进口(1)经过气体分布器(2)在氯化钙颗粒充填层与氯化钙发 生气固吸附化学反应被去除,净化后的气流从反应器上部的气体出口(4)排出,反应一定时 间后固体颗粒经可由固体颗粒排出口(6)排出。所述的反应器直径为Φ60mm,高为1500mm, 材料为不锈钢。采用颗粒氯化钙,平均粒径约为2_3mm,堆积密度约800kg/m 3,氯化钙颗粒反 应器内充填高度约为500_。采用管式电炉所述反应器外壁加热(氯化钙不另预热),反应器 整体温度约45°C-55°C,气体流量约0.5m 3/h,气体反应器内停留时间约为10-20s。其他条件 同实施例1。实验结果如表4所示。
[0029]表4有害物去除效果
[0030]
[0031]
[0032] 实施例5:固体产物的再生,以乙醇吸附的固体产物为例。把前实施例4反应约4小 时后得到的固体产物通过加热再生,切换气体为氮气,流量约〇.lm 3/h,管式电炉加热温度 分别约为95°C、120°C和150°C,大约分别为35min、20min和15min左右,固体产物分解释放乙 醇的过程基本完成。再把反应器的温度加热到约270 °C_280 °C时,时间分别为30min左右时, 脱除水分,可以再生得到氯化钙后循环使用。
[0033]应该说明的是,以上实施例仅用于说明本发明的技术方案,本发明的保护范围不 限于此。对于本领域的技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,对各实施例所记载的 技术方案进行修改,或者对其中的部分技术特征进行任何等同替换、修改、变化和改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种去除有害气体的方法,其特征在于把含所述的有害气体的气流导入气-固反应 器,同时向所述的气-固反应器导入一定温度的氯化钙固体颗粒和控制一定的气固反应温 度,使气流中所述的有害气体在气-固反应器与氯化钙发生气固吸附化学反应而被吸收,生 成固体产物,从而达到气体净化目的,固体产物加热再生。2. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的气-固反应器采用固定床、移动床、沸 腾床、流化床或循环流化床反应器的一种。3. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的向气-固反应器导入一定温度的氯化 钙固体颗粒,是把氯化钙固体颗粒被加热到40°C以上,使氯化钙得到活化,可以在导入气-固反应器前活化,或在气-固反应器中加热。4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的控制一定的气固反应温度是使气-固 反应器温度在100 °C以下。5. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的气-固反应塔内气-固接触时间为 0.5s以上。6. 根据权利要求1或2所述的方法,其特征在所述的气-固反应塔内采用石英砂、陶瓷或 沸石颗粒填料与氯化钙粉末的混合配比,所述的填料体积占比为1-99%。7. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的有害气体为醇、胺、酰基物、酮、醛、 酯、硫化氢和氨的一种或几种。8. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的固体产物加热再生,加热温度常压下 为95°C以上。9. 一种根据权利要求1或2所述的方法的装置,其特征在于所述的气-固反应器塔体的 侧下部设置有连接气流的气体进口,中部设置有所述的氯化钙固体颗粒加入口,在塔体内 的下部气体进口上方设置有气流分布器,塔体的上部设置有连接管,所述的连接管与气固 分离器相连,所述的气固分离器的上部有气体出口,下部设置有反应后固体颗粒排出口和 固体颗粒返回口,所述的固体颗粒返回口与气-固反应器塔体连通。10. -种根据权利要求1或2所述的方法的装置,其特征在于所述的气-固反应器塔体的 下部有气体进口,上部有固体颗粒加入口和气体出口,中部为气固反应区,底部有固体颗粒 排出口,所述的含有害气体由所述气体进口进入气-固反应器塔体与由塔体上部所述固体 颗粒加入口加入的氯化钙粉体在所述的气固反应区发生化学吸附反应,净化后的气流从所 述气体出口排出,反应后固体颗粒通过所述固体颗粒排出口排出。
【文档编号】B01D53/81GK105944554SQ201610414044
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】黄立维
【申请人】黄立维
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