专利名称：阻止淋洗系统结晶物产生的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于化工、冶金等行业中对生产过程的原料气、干气产品或尾气进行淋洗的系统的辅助装置，这种装置可有效延缓或避免结晶物在淋洗系统中形成结晶的沉积。本发明特别适于对化学工业生产过程中所产生的含酸根的工艺尾气、生产过程的大部分含酸根原料气以及含酸根干气产品用碱性溶液进行淋洗，在去除气体中酸根及其它有害物质时，减少处理过程形成的结晶物在淋洗塔或淋洗设备的腔体内壁、格栅、捕集层，以及风机叶轮上沉积。
背景技术：
在化学工业生产过程中，大部分的原料气和干气产品，如氨、烷、氢、氧、氯、氮、氟、汽化油以及尾气等，多数含有其它酸性气体以及杂质和有害物质，由于原料气和干气产品中存在的酸性气体以及杂质和有害物质会对生产过程、产品质量造成严重影响，而尾气中的酸性气体会对环境造成污染。
为解决上述存在的问题，多数采用碱性溶液对其进行淋洗的方法，以去除原料气、干气产品以及尾气中存在的酸性气体以及杂质和有害物质，保证生产过程原料气、干气产品质量，和使尾气达到排放标准。但是，在淋洗的工艺过程中，由于淋洗溶液与原料气、干气产品以及尾气中存在的酸性气体，在进行反应生成新的化合物的同时还将部分其它物质捕集于溶液之中，这些新生成的化合物和物质由于与淋洗系统存在电位差，以用溶液对其的溶解能力趋于饱和、其质量大于溶液等原因，使其极容易在淋洗塔的格栅、内壁、捕集层、以及系统中的引风机叶轮等部位形成结晶和沉积。当这些结晶和沉积物在格栅上形成后，会减少格栅的通气面积，形成较大的气阻，致使通过格栅的气体速度会越来越高，所形成的高速射流又会将更多的溶液带至捕集层、引风机叶轮等部位，造成上述部位更多的结晶和沉积，如此恶性循环使上述各部位的结晶和沉积越来越严重，严重影响设备的正常工作，甚至不得不停产抢修。此情况导致的恶果主要有以下三个方面1格栅气隙的总截面积越来越小，为了通过足够的气量保持所需的负压，就不得不通过增加引风机电机的功率，结果造成了电能的浪费；同时增大引风量后形成高速气体射流会携带走更多的溶液，因此不得不补加新的溶液，造成了水、配制的碱等原材料以及人力资源的浪费。
2当格栅气隙因结晶、沉积物的影响，其总截面积小到一定程度，或者捕集层、引风机叶轮上结晶物和沉积物达到一定厚度时，就不得不停产清理结晶和沉积物。如此产生的后果是系统在不正常的工作状况下运行，不仅影响淋洗效果，而且还会增加有害物质的排放量，造成环境污染，不利于清洁生产。
被迫停产清理结晶和沉积物还存在以下弊端A直接影响产品的产量；B造成人力资源的浪费；C造成较多的不安全因素，例如会造成人员的损伤，不利于安全生产。D提高了产品的综合成本。
3在引风机叶轮上产生结晶和沉积物后，会破坏引风机的动平衡，不仅会产生更大的噪音，而且还会在较短的时间内损坏引风机的轴、瓦或者轴承，加大设备发生事故的隐患。
为解决此问题，部分企业用去离子水配制淋洗用溶液。但因结晶是由于淋洗过程中大量新生成的化合物和被淋洗液捕集到气体中的其它物质所致，所以收效甚微。
现阶段尚未发现解决结晶和沉积问题的主动有效办法。
发明内容
本发明提供一种可有效阻止淋洗系统结晶物产生的方法及装置，以解决现存的问题。
本发明的方法是将淋洗液体在进入淋洗装置前先通过一个高频电场，用高频电场对其进行作用。试验表明使淋洗液通过高频电场，即可有积极的效果。
根据相关的试验表明，对淋洗溶液进行高频电场处理的频率为2000KHz～30000KHz，所使用电的总功率为0.2KVA～0.7KVA/100m3·h。其最佳电场的频率为3000KHz～8000KHz，液体在高频电场中被作用的时间最小为1秒。本发明的高频电场最佳功率为0.3KVA～0.6KVA/100m3·h。
实现本发明所述方法的装置，即处理装置是在带有液体输入和输出管的容器内设置有电极，该电极与高频能量发生器的输出同轴电缆的内芯相连，容器的外壳与高频能量发生器的输出同轴电缆的外屏敝层短路相连。本发明的装置所使用的高频能量发生器系用商品化的高频信号发生器与商品化的高频功率放大器组合。
本发明装置的容器横截面为圆形，其输入管设于容器的底部，其输出管设于容器的顶部，这样可以使进行容器的液体得到最佳的处理效果。
本发明装置的电极第一种设置方式是将其设于容器的中心位置。
对于需处理较大液体量的装置应在容器中设置有两根以上的电极，电极的设置位置应当满足如下条件，即两电极之间的间距离为直径，并做一与容器为同一圆心，且过两电极的圆将容器的横截面分为内外两部分，其中位于该“圆”内部的面积应基本等于或略小于该“圆”外部的圆环面积，采用这一结构可以使处理容器内的液体处于均匀的电场中。在本发明的一个实施例中，电极是设置于靠近壳体处且等于容器横截面中心距壳体内壁距离的60％处。在同一容器内两电极的工作频率差最好在300KHz～800KHz的范围内。在容器横截面中心设置有一根辅助电极，辅助电极与外壳短路相连。在这一最佳实施例中所采用的电极直径为16毫米，辅助电极的直径为25～75毫米。
本发明的装置中所使用的高频电源其频率应当满足2000KHz～30000KHz，所使用的电功率与所要处理的淋洗液量间关系为0.2KVA～0.7KVA/100m3·h。其最佳电场的频率为3000KHz～8000KHz，液体在这一电场中被作用的时间最小应不低于1秒钟，这一条件的满足可以通过设定容器高度和调节液体流速的方式实现。发明人所进行的试验表明，处理电场的最佳功率为0.3KVA～0.6KVA/100m3·h。
根据相关的试验表明，本发明的处理装置中采用两个相串联的容器其效果最佳，其中处于上游的容器的工作频率范围与处于下游的容器的工作频率范围不等。两处理容器的工作频率范围相差200KHz～1000KHz时效果比较理想。
试验表明淋洗液体经本发明的装置处理后再进行淋洗，可以明显延缓结晶沉积，大大延长清理结晶沉积物的周期。试验还发现采用本发明的方法、装置后可以延长补加淋洗液的时间，减小在淋洗液中补加碱的数量，大大降低了生产成本，保障生产的正常进行，提高了产品质量。同时还可以降低设备发生事故的几率。
图1为本发明一个最佳实施例处理容器的示意图。
图2为图1的剖视示意图。
图3为本发明的另一个最佳实施例处理容器的示意图。
图4为图3的剖视示意图。
图5为本发明采用两个串联处理容器的实施例示意图。
在上述图中(1)为为保护高频电能输入高频电能接线端而设置的罩盖，(2)为形成密封容器的上封头板，(3)为容器筒体，(4)为被处理液体输入管，(5)为液体输出管，(6)为电极与容器的上绝缘装置，(7)为液体腔，(8)为电极，(9)为电极与容器的下绝缘装置，(10)为形成密封容器的下封头板，(11)为设于罩盖上的引入高频馈电电缆入口，(12)、(13)共同组成高频电能接线端，(14)为带有双电极的容器上的上封头板，(15)为与壳体相连的辅助电极，(16)为双电极的接线端，(17)为贮液容器(即待处理液体存贮罐)，(18)为系统连接法兰，(19)为液体输送泵，(20)为第一级液体处理容器，(21)为液体回流管，(22)为第二级液体处理容器，(23)为淋洗塔，(24)为被淋洗气体入口，(25)为连通管路，(26)为外壳，(27)为淋洗塔的格栅，(28)为淋洗塔的捕集层，(29)为淋洗塔的引风机，(30)为淋洗塔的排气口。
具体实施例方式
本发明以下结合实施例和附图详细说明图1为本发明装置的一个实施例，在处理容器的罩盖1内设置包括电极接线端12、13在内的高频电能接线端，为使其匹配，还可在其中设置必要的电感或电容器件，3为容器筒体，其下底处设置有被处理液体输入管4，在靠近顶部处设置有液体输出管5。从图中可见，其中的液体输入管与液体输出管与筒体相切连接，这种连接可以使进行容器的液体产生旋转流动，充分与由电极产生的电场相作用。
图2为本发明的第一个实施例的内部结构示意图。由图可见，在液体腔7的顶部设置有用于固定电极8的上绝缘装置6，电极8的下端用下绝缘装置9固定于下封头板10上。在罩盖1上设有孔11，以使高频馈线引入其内。在罩盖内设置有由电缆插座12、13组成的高频电能接线端，以实现将电极与高频馈线的馈接。容器的金属外壳与高频馈线电缆的外屏敝层短路连接。显然在电极与外壳间将会形成高频的电磁场，当有液体充满7时，液体将成为导通电极与外壳间被高频电磁场作用的“介质”。
图3为本发明的另一个实施例外部示意图，它与附图1的实施例外部基本上是相同的，仅是其液体输入管与液体输出管上设置有法兰，以便于与系统配接，但其内部与图1和图2的结构是不同的。
由图4可见在容器中心设置有与壳体26短路相连的辅助电极15。另从图4可见，在容器内设置有两个电极8，两电极设置的位置应当满足如下的条件即以两电极间的距离为直径，过这两个电极并与容器为同一圆心的“圆”，这个“圆”将容器的横截面分为内外两个部分，位于该“圆”内的圆面积应当稍小于或等于该“圆”外的圆环面积。这样可以保证作用于处理装置内液体的高频电场大致上均匀。
当本发明采用如图5所示的用两个处理装置串联组成的装置时，其中位于上游的第一级处理容器所用的电场频率应与位于下游的第二级处理容器所用的电场频率有一定的差异，这样的装置其处理的效果为最佳，试验给出的两级处理容器的频率差最好在200KHz～1000KHz范围内。
上述装置中处理容器的高度可根据使用的要求确定，但应注意，所用的容器高度应与液体流过处理容器的流速成一定的关系，以保证液体流过每个容器的时间应不小于1秒钟。
关于本发明所用的高频电源可用相应的功率器件构成，同时应保证使装置的频率在2000KHz～30000KHz范围内，装置的功率能满足0.2KVA～0.7KVA/100m3·h(液体体积)。
本发明所使用的高频能量发生器是用现市场上可购置或可订做到的高频发生器与高频功率放大器组合而成。在本发明给出的图中省略了高频能量发生器。
本发明方法是将高频电磁能量通过高频电缆馈送至溶液处理容器的腔室内，并在其中形成高频电磁场，当溶液流经溶液处理室时在高频电磁场的作用下被激活。溶液在高频电磁场的作用下，溶液中的水分子缔合状态被破解，由原来的大缔合体水分子团破解为小缔合体或单个水分子并使之相对有序排列，溶液的这种变化使其在包容性被增强的同时还具有了限制溶液中所含金属离子，以及其它新生成的微晶盐粒子活动自由度的能力。它不仅提高了对各种盐类的溶解能力，而且可使溶液中原有的钙、镁离子以及新生成的微晶盐粒子与器壁界面的电位差减小甚至消失，在一定的时间内消除了各类盐粒子在器壁上结晶的条件，即使溶液接近或达到饱和，仍可以有效防止或减缓钙、镁离子以及新生成的各类微晶盐粒子在淋洗塔内壁、格栅、风机叶轮、捕集层等部位的附着，形成结垢和结晶。
本发明的一个实际使用例子是，采用如图5所示的结构，其中第一级和第二级处理容器串联，且均采用如图4所示的双电极的结构，辅助电极的直径为45毫米。
装置的主要运行参数为第一级容器的一个电极的工作频率为2600KHz，另一个电极的工作频率为3100KHz，第二级处理容器的两个电极的工作频率分别为3100KHz和3600KHz；整机功率消耗≥1KVA，每小时处理液体的数量为200m3处理过程如下溶液泵(19)将存放于储液容器(17)中的淋洗用溶液通过由法兰(18)和管路(25)组成的通道首先通过第一级处理容器(20)后，再进入第二级处理容器(22)，使溶液被(20)和(22)中的高频电磁场作用后再输入淋洗塔(23)。被淋洗气体在引风机(29)的作用下经入口(24)进入淋洗塔(23)经格栅(27)与被处理过的溶液混合淋洗后经过捕集层(28)由排气口(30)排出，降于淋洗塔(23)底部的溶液再经管路(21)返回储液容器(17)。
上述装置对甘肃某厂生产中产生的含氟与金属离子尾气进行淋洗，通过淋洗将尾气中不允许排放的氟离子与其它金属离子进行中和与回收，使尾气达标排放。
该企业使用本发明的方法与装置以前，系统运行中需要每天向溶液中补加额定数量的碳酸钙，而且仅运行65-75天，即在系统的格栅、捕集层和风机叶轮上形成厚度达数十毫米的结晶物，使生产无法正常进行，不得不停止生产，进行人工清理。停产检修阶段需安排大量人员对系统上形成的结晶物进行人工清理，每次需停产7-10天才可完成清理工作，不仅严重影响了产品的产量，而且还造成能源、水资源和人力资源的浪费。在清洗过程还会产生大量的酸碱废液而对环境造成二次污染。此外由于引风机叶轮产生结晶物后会使引风机失去动平衡，不仅会产生更大的噪音，而且会在较短的时间内损坏引风机的轴、瓦或者轴承，造成设备早期损坏。
使用前述的本发明装置后，每3～4天仅需补加以前用量的30％～40％的碳酸钙，在系统运行330天后在格栅上未发现有结晶沉积，在捕集层上仅有不足5毫米的结晶物，而在引风机叶轮上的仅有不足3毫米的结晶物。清理周期可延长到达一年以上。
以下为配装本装置前后的工作状况、结晶及处理清理结晶物等情况的比较
权利要求
1.阻止淋洗系统结晶物产生的方法，其特征在于将淋洗液体在进入淋洗装置前先通过一个高频电场，用高频电场对其进行处理。
2.根据权利要求1所述阻止淋洗系统结晶物产生的方法，其特征在于高频电场的频率为2000KHz～30000KHz，功率为0.2KVA～0.7KVA/100m3·h，液体在高频电场中处理的时间最小为1秒。
3.根据权利要求2所述的阻止淋洗系统结晶物产生的方法，其特征在于高频电场的频率为3000KHz～8000KHz，功率为0.3KVA～0.6KVA/100m3·h。
4.实现权利要求1至3所述方法的装置，其特征是在带有液体输入和输出管的容器内设置有电极，该电极与高频能量发生器的输出同轴电缆的内芯相连，容器的外壳与高频发生器输出同轴电缆的外屏敝层相连。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征是容器为圆形截面，其输入管设于容器的底部，其输出管设于容器的顶部。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征是电极设于容器中心位置。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是在容器中设置有两根电极，两电极的设置位置应当满足以两电极间距离为直径，并过两电极的圆将容器的横截面分为两部分，其中位于该“圆”内部的面积应基本等于或略小于该“圆”外部的圆环面积，两电极的工作频率应相差300KHz～800KHz，在容器横截面中心设置有一根辅助电极，辅助电极与外壳短路。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于电极的直径为10～30毫米，辅助电极的直径为25～75毫米。
9.根据权利要求8所述装置，其特征是由两个相串联的容器组成，其中处于上游的容器的工作频率范围与处于下游的容器的工作频率差为200KHz～1000KHz。
全文摘要
本发明公开一种用于化工、冶金等行业中对生产过程的原料气、干气产品或尾气进行淋洗的系统的辅助装置，以减少淋洗处理过程形成的结晶物在淋洗塔或淋洗设备内的沉积。本发明的方法是将淋洗液体在进入淋洗装置前先通过一个高频电场，用高频电场对其进行作用。本发明的装置是在带有液体输入和输出管的容器内设置有电极，该电极与高频能量发生器的输出同轴电缆的内芯相连，容器的外壳与高频能量发生器的输出同轴电缆的外屏敝层短路相连。
文档编号B01D53/78GK1864816SQ20061004270
公开日2006年11月22日 申请日期2006年4月15日 优先权日2006年4月15日
发明者田永征 申请人:田永征, 王培 , 仲兰萍