专利名称：气体吸收塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体吸收塔，例如脱硫塔，该塔从例如沸腾器产生的烟道气(废气)中吸收或除去某种组分如二氧化硫或氧化硫。
烧煤的沸腾器产生含大量氧化硫如SO2的烟道气。因此，在排放至大气中前，一般将烟道气通过脱硫塔除去氧化硫，以防止例如酸雨等公害。
起气体吸收塔作用的脱除氧化硫的常规脱硫塔是按照图6所示建造的，其中，用数字10和20分别表示第一脱硫塔和第二脱硫塔。先将废气送至第一脱硫塔10，在其中除去大量氧化硫。然后将烟道气(废气)送至第二脱硫塔20，在其中将剩余的氧化硫脱除至一给定值。
第一脱硫塔10的截面为长方形并在垂直方向上延伸。塔10在其顶端有烟道气进口11，在其最下部有烟道气出口13。该出口13还作为第二脱硫塔20的入口。该出口13朝向第二脱硫塔20的下部并与其相连。用支脚19将第一脱硫塔10垂直固定在基础上。一些用于喷洒吸收剂的喷嘴12安装在第一脱硫塔10的内部，其安装方式为在垂直方向上相互隔开一定的距离。从喷嘴12喷出的吸收剂与废气的流向相反。在第二脱硫塔20的底部安装有接收(收集)吸收剂的容器21。管线16经管线14和泵15将容器21与喷嘴12相连。在泵15的吸入端，提供补充液的管线62与管线14相连。排出管线17将部分废弃吸收剂(吸收液体)排至废水处理设备(图中未标出)中。
第二脱硫塔20的截面为圆形并在垂直方向上延伸。用支脚35将塔20的下部垂直固定在基础上。上述用于接收吸收剂液体的容器21安装在第二脱硫塔20的底部，低于第一脱硫塔10的烟道气出口13的位置。在容器21之上，面对第一脱硫塔10的烟道气出口13的位置形成气-液分离室22。容器23安装在室22之上，以接收从位于其上的第二脱硫区流下的吸收剂液滴。在每个容器23之上有泡罩24，其下部开口端朝向室22。在每个泡罩24上端装有伞24a，以形成气体排出口。每个伞24a上装有较小的泡罩24b，其结构与泡罩24相似。在容器23之上，装有填充床25。该床由树脂颗粒组成，使气体与吸收剂相接触。在填充床25之上，装有一些用来喷洒吸收剂的喷嘴31。在喷嘴31之上，装有液滴分离器26。该液滴分离器用来除去水雾如气体中夹带的液滴。在塔20的顶端形成用来排出脱硫气的排出口27。管线30经管线28和泵29将容器23与喷嘴31相连。在泵29的吸入端，提供补充液的管线32与管线28相连。
现在描述具有上述结构的脱硫塔的操作。例如，从沸腾器来的烟道气的温度为140℃-150℃，含有1000ppm SO2。该烟道气从塔10的废气进口11进入第一脱硫塔10。下行时，该气体与从喷嘴12喷出的吸收剂液体逆流接触。因此，除去大部分废气中所含的氧化硫如SO2。此时，烟道气中所含的灰尘如飘尘也被除去，烟道气被冷却。当经过如此处理的烟道气离开第一脱硫塔10的烟道气出口13时，例如其温度大约为60℃，SO2的浓度大约为150ppm。经初脱硫后，烟道气从烟道气出口13进入第二脱硫塔20的气-液分离室22。在该室中，从气体中分离出液体。在最低处的容器21中收集液体。气体(废气)在塔20内向上流，经过泡罩24和小泡罩24b，并在塔20的截面上均匀分布。然后，气体迸入位于较高位置处的填充床25。在填充床25内，从喷嘴31喷出的吸收剂液体与烟道气均匀地接触。结果，将气体中的SO2脱除至例如约40ppm。通过床25的吸收剂液体进入容器23并留在其中。用泵29通过管线28和30将该液体送回至喷嘴31，以重复使用该液体。吸收剂液体从容器23溢流并落入位于其下端的第一脱硫区的容器21中。经填充床25将烟道气中的SO2脱除至一给定值后，将该气体通过液滴分离器26以除去水雾。然后将气体从出口27排出。
用以脱除SO2(二氧化硫)的吸收剂液体可为MgSO3(亚硫酸镁)、Mg(HSO3)2(亚硫酸氢镁)、MgSO4(硫酸镁)和H2O(水)的混合物。SO2主要由MgSO3所吸收。向上述混合物水溶液中提供Mg(OH)2(氢氧化镁)。例如，在第一脱硫塔10中所用的混合物水溶液的浓度为5%，pH值为5.2。在第二脱硫塔20中所用的混合物水溶液的浓度为1%，pH值为5.9-6.2。
为保证一定的脱硫效果，在脱硫区(特别是在第一脱硫区)处理的气体的流量必须保持为一定值。在上述常规脱硫设备中，第一和第二脱硫塔分别安装，因此整个设备规模较大。特别是，如果需处理的废气的流量较大，例如350，000Nm3/hr.，第一脱硫塔10的截面为2米×4米。第二脱硫塔20的内径为8米。因此，需要规模如此之大的第一和第二脱硫塔。当需处理的烟道气的量较大时，需要较大并且复杂的设备。此外，需要较大的空间来安装这些设备，这就常给安装带来限制。第二脱硫塔20需要接收吸收剂液体的容器23，该容器上还带有泡罩24，这就使设备的结构复杂，费用提高。
本发明的目的是提供一种体积较小的吸收塔，该吸收塔克服了上述缺点，无需较大的空间来安装且易于安装。
本发明的另一目的是提供一种能提供稳定的气体(该气体为需吸收除掉其中某些气态组分的气体)流量以保证吸收进行的气体吸收塔。
在本发明的气体吸收塔中，第一脱硫吸收区和第二脱硫吸收区分别处于塔体内部的较低和较高位置处。处于较低位置的第一吸收区包括基本处于塔体中心的内筒，在内筒与塔体内壁表面间形成的气体通道，向该气体通道开口的气体导入口，在内筒边壁上形成的朝向内筒的气体入口，在气体通道内沿气体流向分布并直至内筒的气体入口的喷洒吸收剂的喷嘴。内筒的顶端与第二吸收区相连。内筒的底部封口，形成用来接收来自第二吸收区的吸收剂液滴的容器。气体入口在沿气体通道上距气体导入口一定距离处与气体通道相连。
在该结构中，含某种组分如氧化硫的气体(如来自沸腾器的烟道气)从处于塔体底部的第一吸收区的气体导入口导入。该气体通过在内筒与塔体内壁表面间形成的气体通道。在该气体通道内，气体与沿气流方向安装的喷嘴中喷出的吸收剂相接触。气体被冷却，灰尘被除去，一定量的某种组分如氧化硫被吸收，即该气体被脱硫。由于气体通道可具有足够的体积，而且由于保证了一定的气体流量，一定会发生初吸收。在除去了一定量的某种组分后，气体进入气体入口。该气体入口在内筒的边壁上形成，并距气体导入口一定距离。然后，气体离开内筒的顶端并进入位于该筒上端的第二吸收区。在该第二吸收区，对气体进行最后吸收。在第二吸收区吸收某些组分后，吸收剂滴入位于内筒内部底端的容器内。
在该新的吸收塔内，第一吸收区位于常规吸收塔(脱硫塔)的气-液分离室22的位置处。由于这个原因，整个设备的结构简单化。无需安装常规吸收塔的泡罩24。此外，也无需需要一定高度的吸收液接收容器23。因此，可降低设备的高度，减小设备的体积。另外，该单塔可处理大量的废气，如上述的350，000Nm3/hr.。
图1为本发明脱硫塔的纵截面;
图2为图1在Ⅱ-Ⅱ处的俯视图;
图3为本发明另一个脱硫塔的纵截面;
图4为图3在Ⅳ-Ⅳ处的俯视图;
图5为本发明另一个脱硫塔的主要部分的纵截面，该塔上装有气体分散装置;
图6为先有技术的脱硫塔的纵截面。
参照图1和图2。该图1和图2绘出本发明的脱硫塔。在下述实例中，吸收塔为脱硫塔。气体来自沸腾器。废气中需吸收的某种组分为氧化硫如二氧化硫。
如图1所示，用数码40标出的脱硫塔为圆筒形塔。用支脚41将塔的下部垂直固定在基础上。在塔40的下部形成第一脱硫区(或第一吸收区)50。在第一脱硫区50之上形成第二脱硫区(或第二吸收区)60。液滴分离器26位于第二脱硫区60之上。在塔的顶端形成废气出口27。
如图2所示，具有圆形截面的内筒51位于第一脱硫区50内与塔体40同轴的位置。内筒51具有一定高度。用隔离件51a将内筒51的上端与塔体40的内壁固定相连，形成一个倒置的截锥。内筒51具有封闭下端51b，形成用来接收(收集)吸收剂的容器51c。内筒51的顶端为开口，并与第二脱硫区60相连。在内筒51和塔体40的壁表面间形成烟道气通道52。该通道52具有一定的高度和圆形截面。在塔体40的边壁上形成废气导入口53，该口朝向通道52。废气导管54与导入口53相连。
如图2所示，从导入口53进入的烟道气分两股进入围绕内筒51的环形通道52。在内筒51的较高位置处的边壁上，形成烟道气入口55。该入口55用来导入那些已经过环形通道52并经过初脱硫(或吸收)的烟道气。入口55位于与废气导入口53相反的方向并距导入口53一定距离。环形通道52在具有一定高度和宽度的入口55处终止。如俯视图2所示，在沿气体流动方向上，排列一些用于喷洒吸收剂的喷嘴12。在该具体实例中，在每条通道52上安装了3套喷嘴12。如图1所示，每套喷嘴12由几个在不同高度排列的喷嘴组成。在该具体实例中，每套喷嘴12由5个位于不同高度的喷嘴组成。这些喷嘴12朝向烟道气的流动方向。在内筒51的下端51b与塔体40的底之间形成接收吸收剂的容器57。管线14与容器57的底部相连。管线16通过泵15与管线14相连并与喷嘴12相连。提供补充液的管线62在泵15的吸入端与管线14相连。用于排除废弃吸收剂的出口17与管线16相连。
由树脂颗粒组成并带有一些用来喷洒吸收剂的喷嘴31的填充床25安装于位于第一脱硫区50之上的第二脱硫区60之内。
喷嘴31分布于填充床25的上表面之上。喷嘴31通过管线30、泵29和管线28与容器51c相连。该容器51c位于内筒51的底部。提供补充液的管线32在泵29的吸入端与管线28相连。
现在描述具有上述结构的脱硫塔的操作。来自沸腾器的烟道气温度为140℃-150℃并含有约1000ppm二氧化硫(SO2)。该气体通过烟道气导入口53从烟道气导入管54进入第一脱硫区50。然后，如图2所示，由于内筒51的作用，该气体分为围绕内筒51的两股气流并进入气体入口55。该入口55在与导入口53相反的方向上于内筒51的上部边壁上形成。同时，在泵15的作用下，在环形通道52上的喷嘴12与烟道气逆流喷出吸收剂液体。吸收剂液体为上述混合物的水溶液。烟道气中所含的二氧化硫(SO2)被吸收至例如约150ppm。此外，从烟道气中还除去了灰尘如飘尘，气体被冷却至约60℃。吸收剂液体落入容器57中，在其中保持一定的水平。在容器57中装有液面计(未绘出)以监测容器57内的液面。将废弃的吸收剂液体从排出口17排出以使所监测的液面保持恒定。可以使环形通道52具有所需的宽度、高度和周边长度，因此，可保证足够的空间。由于进入脱硫塔40的气体在环形通道52的作用下分为两股，如果需处理大量的烟道气，气体在第一脱硫区50内的流率会降低。可以得到达到所希望的脱硫(吸收)效率所需的一定气体流率(例如，实际流率为15-20m/sec.)。因此，可根据需处理的气体的流率在一给定效率下完成脱硫。由于在气体通道52内气体流率降低，可抑制第一脱硫区50内的压力损失。在气体通道52内喷洒的吸收剂液体的水雾颗粒在该通道内分离出来并很容易地送至容器57。因此，可减少带入第二脱硫区60的水雾的量。
在环形通道52内完成初脱硫后，两股烟道气在气体入口55处相遇。然后，气体进入内筒51，在内筒51内向上流并通过隔离件51a。气体进入上部的第二脱硫区60并进入填充床25。在第二脱硫区60内，气体从位于塔体40中心的内筒51内部向上流，因此，气体在塔内截面上基本上是均匀地流动。无需像先有技术的设备中那样用泡罩24、24b来重新分布或均化气体。在填充床25内，气体与具有上述组成的混合物水溶液有效地接触。该溶液在泵29的作用下从装于填充床25之上的喷嘴31喷出。因此，最终脱硫是有效的。当气体通过填充床25时，烟道气中的二氧化硫(SO2)被吸收至例如约40ppm。然后，气体通过液滴分离器26，在此除去水雾。然后，气体从最上端的烟道气出口27排出。从填充床25滴下的吸收剂液体在具有倒置的截锥形状的隔离件(也就是说，该隔离件的直径向上逐渐增大)51a的导引下进入内筒51。然后，液体保留在位于内筒51底部的容器51c内。
在该实例中，容器51c是在内筒51的底部形成的，故无需像先有技术中那样在塔内单独安装容器23。因此可降低塔的高度。由于一些贮存于容器51c内的液体通过气体入口55溢流并流入容器57中，液面高度保持恒定。通过管线28、泵29和管线30将容器51c内的吸收剂液体送回至喷嘴31以重新使用吸收剂液体。通过管线32和62提供足够的氢氧化镁(Mg(OH)2)。在第一脱硫区50和第二脱硫区60所用的吸收剂液体为含有MgSO3、Mg(HSO3)2、MgSO4和H2O的混合物水溶液，其组成与上述相同。SO2主要被MgSO3吸收。脱硫(或吸收)是按下述反应完成的。
例如，在第一脱硫区50中所用的混合物水溶液的浓度为5%，pH值为5.2，而在第二脱硫区60中所用的混合物水溶液的浓度为1%，pH值为5.9-6.2。在第一脱硫区50中，位于喷嘴12前的管线16上装有pH计(未绘出)。在第二脱硫区60中，位于喷嘴31前的管线30上装有另一个pH计(未绘出)。根据pH计测出的pH值来调节装于提供补充液的管线62和32上的调节阀(未绘出)的开口。
如果上述脱硫塔的内径为8米，每个塔可处理上述大量的废气，例如350，000Nm3/hr.。
下面参照图3和图4。图3和图4绘出本发明的另一种脱硫塔。需要注意的是，在图3和图4中，与图1和图2相同的部件用相同的标号，而且那些在图1和图2中描述过的部分在下面不再描述。
如图4所示，第一脱硫区50具有气体通道72，其形状为单环形。气体导入口70在与环形通道72相切的方向上延伸。在内筒51的边壁上与气体导入口70相同高度处形成与第二脱硫区60相连的气体入口73。
更具体地说，如图4所示，在气体导入管71的内边壁与内筒51的边壁之间的边界上形成气体入口73。气体导入管71的内边壁在低于容器57内吸收剂液体水平的位置与内筒51的边壁相连并与塔体的壁表面相连。因此，自导入管71引入的气体彻底与从入口73(与第二脱硫区60相连)进入的气体分离。也就是说，防止了两种气体的混合。在接近气体通道72内的气体导入口70的区域内，均匀分布着一些喷洒吸收剂的喷嘴12。
由于按这种方式在第一脱硫区50内形成气体通道72，得到更长的气体通道，且气体仅在一个通道内流动。因此，气体能更频繁地与吸收剂相接触，由此改进了气体吸收效率。如图4所示，在位于气体流动方向最下游位置的喷嘴12与气体入口73之间，由气体通道72形成液滴分离区ME。因此，在第一脱硫区50能很好地除去水雾。这可减少夹带至第二脱硫区60的水雾的量。
在上述任何一种吸收塔中，均可安装图5所示的气体分散装置80。该装置80在气体离开内筒51后将引入第二脱硫区60的气体分散。装置80位于内筒51的上端和填充床25之间的空间内。气体分散装置80包括低板81和高板82。每个低板81上都有一定数目的均匀分布的气体通过口81a。每个高板82上都有一定数目的均匀分布的气体通过口82a。高板82位于气体通过口81a之上。来自内筒51的气体在低板81上的气体通过口81a上分布，然后向上流，通过高板82上的气体通过口82a。因此，气体在整个截面上均匀地分布，并且均匀地送至于第二脱硫区60的填充床25。因此，在填充床25内有效地进行第二次脱硫(或吸收)。来自第二脱硫区60的吸收剂液滴通过气体分散装置80的气体通过口82a、81a等，滴入内筒51，并留在容器51c中。在这种情况下，还可省去先有技术设备中的吸收剂液体接收容器23(图6)。因此，可降低吸收塔的高度。这可使塔的体积更小。
在上面的叙述中，气体吸收塔为脱硫塔，该脱硫塔吸收来自沸腾器的烟道气中的氧化硫。当然，本发明还适用于吸收其它种类的气体中的某些组分的普通吸收塔。
从上面的描述可以看出，本发明的新的吸收塔可使气体吸收塔的体积减小。因此，当需要处理大量的气体时，体需较小的空间来安装该气体吸收塔，而且很易于安装。在第一脱硫区可形成能在内筒和塔体间提供足够空间的气体通道。因此，可保证在一定的流率下吸收气体中的某种组分。这就保证了吸收的进行。
根据本发明的另一特征，气体在装有气体导入口的位置分为两股。在内筒边壁上与气体导入口相反方向上形成气体入口。两股气体在气体入口处相遇。由于气体通道分为两股，可减小第一吸收区内的气体流率，由此减小压力损失。此外，可很容易地从气体中分离出水雾。结果，可减少夹带至第二吸收区的水雾。
根据本发明的再一特征，气体导入口在气体通道的切线方向上延伸。在气体导入口的同一端，于内筒的边壁上形成气体入口。这就延长了第一吸收区的气体通道。其结果是，气体与吸收剂液体更频繁地接触，由此提高了气体的吸收效率。由于可有效地保证液滴分离区的长度，可减少夹带至第二脱硫区的水雾。
权利要求
1.一种用于吸收气体中一种或多种组分的气体吸收塔，该塔包括吸收上述组分并安装于塔内的第一吸收区，该第一吸收区位于塔的下部；以及吸收上述组分并安装于塔内的第二吸收区，该第二吸收区位于塔的上部；该第一吸收区包括其顶部与第二吸收区相连的内筒，该内筒具有封闭的底端以形成接收来自第二吸收区的吸收剂的容器；在内筒和塔的边壁间形成的气体通道；朝向气体通道的气体导入口；在内筒边壁上形成的朝向内筒的气体入口，该气体入口在沿气体通道上距气体导入口一定距离处与气体通道相连；以及用于喷洒吸收剂液体的喷嘴，该喷嘴安装于沿气体流动方向上的气体通道上并直至其开口朝向内筒的气体入口处。
2.权利要求1的气体吸收塔，其中的气体通道在气体导入口处分为两股，气体入口在内筒边壁上与气体导入口相反方向上形成，且其中两股气体在气体入口处相遇。
3.权利要求1的气体吸收塔，其中气体导入口在与气体通道相切的方向上延伸，且其中气体入口在内筒边壁上与气体导入口相同一端形成。
全文摘要
一种包括分别安装于塔体内部下端和上端的第一脱硫吸收区和第二脱硫吸收区的气体吸收塔。位于下端的第一吸收区包括基本位于塔体中心的内筒，在内筒和塔体内壁间形成的气体通道，朝向气体通道的气体导入口，在内筒边壁上形成的朝向内筒的气体入口，以及在气体通道内沿气体流动方向上直至内筒上气体入口处安装的喷洒吸收剂的喷嘴。内筒的顶端与第二脱硫区相接触。内筒具有封闭的下端以形成接收来自第二吸收区的吸收剂液滴的容器。气体入口在沿气体通道方向上距气体导入口一定距离处与气体通道相连。
文档编号B01D53/77GK1044599SQ90100598
公开日1990年8月15日 申请日期1990年2月7日 优先权日1989年2月7日
发明者藤本雅树, 田野龙海 申请人:宇部兴产株式会社