專利名稱：阻止淋洗系統結晶物產生的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于化工、冶金等行業中對生產過程的原料氣、干氣產品或尾氣進行淋洗的系統的輔助裝置，這種裝置可有效延緩或避免結晶物在淋洗系統中形成結晶的沉積。本發明特別適于對化學工業生產過程中所產生的含酸根的工藝尾氣、生產過程的大部分含酸根原料氣以及含酸根干氣產品用堿性溶液進行淋洗，在去除氣體中酸根及其它有害物質時，減少處理過程形成的結晶物在淋洗塔或淋洗設備的腔體內壁、格柵、捕集層，以及風機葉輪上沉積。
背景技術：
在化學工業生產過程中，大部分的原料氣和干氣產品，如氨、烷、氫、氧、氯、氮、氟、汽化油以及尾氣等，多數含有其它酸性氣體以及雜質和有害物質，由于原料氣和干氣產品中存在的酸性氣體以及雜質和有害物質會對生產過程、產品質量造成嚴重影響，而尾氣中的酸性氣體會對環境造成污染。
為解決上述存在的問題，多數采用堿性溶液對其進行淋洗的方法，以去除原料氣、干氣產品以及尾氣中存在的酸性氣體以及雜質和有害物質，保證生產過程原料氣、干氣產品質量，和使尾氣達到排放標準。但是，在淋洗的工藝過程中，由于淋洗溶液與原料氣、干氣產品以及尾氣中存在的酸性氣體，在進行反應生成新的化合物的同時還將部分其它物質捕集于溶液之中，這些新生成的化合物和物質由于與淋洗系統存在電位差，以用溶液對其的溶解能力趨于飽和、其質量大于溶液等原因，使其極容易在淋洗塔的格柵、內壁、捕集層、以及系統中的引風機葉輪等部位形成結晶和沉積。當這些結晶和沉積物在格柵上形成后，會減少格柵的通氣面積，形成較大的氣阻，致使通過格柵的氣體速度會越來越高，所形成的高速射流又會將更多的溶液帶至捕集層、引風機葉輪等部位，造成上述部位更多的結晶和沉積，如此惡性循環使上述各部位的結晶和沉積越來越嚴重，嚴重影響設備的正常工作，甚至不得不停產搶修。此情況導致的惡果主要有以下三個方面1格柵氣隙的總截面積越來越小，為了通過足夠的氣量保持所需的負壓，就不得不通過增加引風機電機的功率，結果造成了電能的浪費；同時增大引風量后形成高速氣體射流會攜帶走更多的溶液，因此不得不補加新的溶液，造成了水、配制的堿等原材料以及人力資源的浪費。
2當格柵氣隙因結晶、沉積物的影響，其總截面積小到一定程度，或者捕集層、引風機葉輪上結晶物和沉積物達到一定厚度時，就不得不停產清理結晶和沉積物。如此產生的后果是系統在不正常的工作狀況下運行，不僅影響淋洗效果，而且還會增加有害物質的排放量，造成環境污染，不利于清潔生產。
被迫停產清理結晶和沉積物還存在以下弊端A直接影響產品的產量；B造成人力資源的浪費；C造成較多的不安全因素，例如會造成人員的損傷，不利于安全生產。D提高了產品的綜合成本。
3在引風機葉輪上產生結晶和沉積物后，會破壞引風機的動平衡，不僅會產生更大的噪音，而且還會在較短的時間內損壞引風機的軸、瓦或者軸承，加大設備發生事故的隱患。
為解決此問題，部分企業用去離子水配制淋洗用溶液。但因結晶是由于淋洗過程中大量新生成的化合物和被淋洗液捕集到氣體中的其它物質所致，所以收效甚微。
現階段尚未發現解決結晶和沉積問題的主動有效辦法。
發明內容
本發明提供一種可有效阻止淋洗系統結晶物產生的方法及裝置，以解決現存的問題。
本發明的方法是將淋洗液體在進入淋洗裝置前先通過一個高頻電場，用高頻電場對其進行作用。試驗表明使淋洗液通過高頻電場，即可有積極的效果。
根據相關的試驗表明，對淋洗溶液進行高頻電場處理的頻率為2000KHz～30000KHz，所使用電的總功率為0.2KVA～0.7KVA/100m3·h。其最佳電場的頻率為3000KHz～8000KHz，液體在高頻電場中被作用的時間最小為1秒。本發明的高頻電場最佳功率為0.3KVA～0.6KVA/100m3·h。
實現本發明所述方法的裝置，即處理裝置是在帶有液體輸入和輸出管的容器內設置有電極，該電極與高頻能量發生器的輸出同軸電纜的內芯相連，容器的外殼與高頻能量發生器的輸出同軸電纜的外屏敝層短路相連。本發明的裝置所使用的高頻能量發生器系用商品化的高頻信號發生器與商品化的高頻功率放大器組合。
本發明裝置的容器橫截面為圓形，其輸入管設于容器的底部，其輸出管設于容器的頂部，這樣可以使進行容器的液體得到最佳的處理效果。
本發明裝置的電極第一種設置方式是將其設于容器的中心位置。
對于需處理較大液體量的裝置應在容器中設置有兩根以上的電極，電極的設置位置應當滿足如下條件，即兩電極之間的間距離為直徑，并做一與容器為同一圓心，且過兩電極的圓將容器的橫截面分為內外兩部分，其中位于該“圓”內部的面積應基本等于或略小于該“圓”外部的圓環面積，采用這一結構可以使處理容器內的液體處于均勻的電場中。在本發明的一個實施例中，電極是設置于靠近殼體處且等于容器橫截面中心距殼體內壁距離的60％處。在同一容器內兩電極的工作頻率差最好在300KHz～800KHz的范圍內。在容器橫截面中心設置有一根輔助電極，輔助電極與外殼短路相連。在這一最佳實施例中所采用的電極直徑為16毫米，輔助電極的直徑為25～75毫米。
本發明的裝置中所使用的高頻電源其頻率應當滿足2000KHz～30000KHz，所使用的電功率與所要處理的淋洗液量間關系為0.2KVA～0.7KVA/100m3·h。其最佳電場的頻率為3000KHz～8000KHz，液體在這一電場中被作用的時間最小應不低于1秒鐘，這一條件的滿足可以通過設定容器高度和調節液體流速的方式實現。發明人所進行的試驗表明，處理電場的最佳功率為0.3KVA～0.6KVA/100m3·h。
根據相關的試驗表明，本發明的處理裝置中采用兩個相串聯的容器其效果最佳，其中處于上游的容器的工作頻率范圍與處于下游的容器的工作頻率范圍不等。兩處理容器的工作頻率范圍相差200KHz～1000KHz時效果比較理想。
試驗表明淋洗液體經本發明的裝置處理后再進行淋洗，可以明顯延緩結晶沉積，大大延長清理結晶沉積物的周期。試驗還發現采用本發明的方法、裝置后可以延長補加淋洗液的時間，減小在淋洗液中補加堿的數量，大大降低了生產成本，保障生產的正常進行，提高了產品質量。同時還可以降低設備發生事故的幾率。
圖1為本發明一個最佳實施例處理容器的示意圖。
圖2為圖1的剖視示意圖。
圖3為本發明的另一個最佳實施例處理容器的示意圖。
圖4為圖3的剖視示意圖。
圖5為本發明采用兩個串聯處理容器的實施例示意圖。
在上述圖中(1)為為保護高頻電能輸入高頻電能接線端而設置的罩蓋，(2)為形成密封容器的上封頭板，(3)為容器筒體，(4)為被處理液體輸入管，(5)為液體輸出管，(6)為電極與容器的上絕緣裝置，(7)為液體腔，(8)為電極，(9)為電極與容器的下絕緣裝置，(10)為形成密封容器的下封頭板，(11)為設于罩蓋上的引入高頻饋電電纜入口，(12)、(13)共同組成高頻電能接線端，(14)為帶有雙電極的容器上的上封頭板，(15)為與殼體相連的輔助電極，(16)為雙電極的接線端，(17)為貯液容器(即待處理液體存貯罐)，(18)為系統連接法蘭，(19)為液體輸送泵，(20)為第一級液體處理容器，(21)為液體回流管，(22)為第二級液體處理容器，(23)為淋洗塔，(24)為被淋洗氣體入口，(25)為連通管路，(26)為外殼，(27)為淋洗塔的格柵，(28)為淋洗塔的捕集層，(29)為淋洗塔的引風機，(30)為淋洗塔的排氣口。
具體實施例方式
本發明以下結合實施例和附圖詳細說明圖1為本發明裝置的一個實施例，在處理容器的罩蓋1內設置包括電極接線端12、13在內的高頻電能接線端，為使其匹配，還可在其中設置必要的電感或電容器件，3為容器筒體，其下底處設置有被處理液體輸入管4，在靠近頂部處設置有液體輸出管5。從圖中可見，其中的液體輸入管與液體輸出管與筒體相切連接，這種連接可以使進行容器的液體產生旋轉流動，充分與由電極產生的電場相作用。
圖2為本發明的第一個實施例的內部結構示意圖。由圖可見，在液體腔7的頂部設置有用于固定電極8的上絕緣裝置6，電極8的下端用下絕緣裝置9固定于下封頭板10上。在罩蓋1上設有孔11，以使高頻饋線引入其內。在罩蓋內設置有由電纜插座12、13組成的高頻電能接線端，以實現將電極與高頻饋線的饋接。容器的金屬外殼與高頻饋線電纜的外屏敝層短路連接。顯然在電極與外殼間將會形成高頻的電磁場，當有液體充滿7時，液體將成為導通電極與外殼間被高頻電磁場作用的“介質”。
圖3為本發明的另一個實施例外部示意圖，它與附圖1的實施例外部基本上是相同的，僅是其液體輸入管與液體輸出管上設置有法蘭，以便于與系統配接，但其內部與圖1和圖2的結構是不同的。
由圖4可見在容器中心設置有與殼體26短路相連的輔助電極15。另從圖4可見，在容器內設置有兩個電極8，兩電極設置的位置應當滿足如下的條件即以兩電極間的距離為直徑，過這兩個電極并與容器為同一圓心的“圓”，這個“圓”將容器的橫截面分為內外兩個部分，位于該“圓”內的圓面積應當稍小于或等于該“圓”外的圓環面積。這樣可以保證作用于處理裝置內液體的高頻電場大致上均勻。
當本發明采用如圖5所示的用兩個處理裝置串聯組成的裝置時，其中位于上游的第一級處理容器所用的電場頻率應與位于下游的第二級處理容器所用的電場頻率有一定的差異，這樣的裝置其處理的效果為最佳，試驗給出的兩級處理容器的頻率差最好在200KHz～1000KHz范圍內。
上述裝置中處理容器的高度可根據使用的要求確定，但應注意，所用的容器高度應與液體流過處理容器的流速成一定的關系，以保證液體流過每個容器的時間應不小于1秒鐘。
關于本發明所用的高頻電源可用相應的功率器件構成，同時應保證使裝置的頻率在2000KHz～30000KHz范圍內，裝置的功率能滿足0.2KVA～0.7KVA/100m3·h(液體體積)。
本發明所使用的高頻能量發生器是用現市場上可購置或可訂做到的高頻發生器與高頻功率放大器組合而成。在本發明給出的圖中省略了高頻能量發生器。
本發明方法是將高頻電磁能量通過高頻電纜饋送至溶液處理容器的腔室內，并在其中形成高頻電磁場，當溶液流經溶液處理室時在高頻電磁場的作用下被激活。溶液在高頻電磁場的作用下，溶液中的水分子締合狀態被破解，由原來的大締合體水分子團破解為小締合體或單個水分子并使之相對有序排列，溶液的這種變化使其在包容性被增強的同時還具有了限制溶液中所含金屬離子，以及其它新生成的微晶鹽粒子活動自由度的能力。它不僅提高了對各種鹽類的溶解能力，而且可使溶液中原有的鈣、鎂離子以及新生成的微晶鹽粒子與器壁界面的電位差減小甚至消失，在一定的時間內消除了各類鹽粒子在器壁上結晶的條件，即使溶液接近或達到飽和，仍可以有效防止或減緩鈣、鎂離子以及新生成的各類微晶鹽粒子在淋洗塔內壁、格柵、風機葉輪、捕集層等部位的附著，形成結垢和結晶。
本發明的一個實際使用例子是，采用如圖5所示的結構，其中第一級和第二級處理容器串聯，且均采用如圖4所示的雙電極的結構，輔助電極的直徑為45毫米。
裝置的主要運行參數為第一級容器的一個電極的工作頻率為2600KHz，另一個電極的工作頻率為3100KHz，第二級處理容器的兩個電極的工作頻率分別為3100KHz和3600KHz；整機功率消耗≥1KVA，每小時處理液體的數量為200m3處理過程如下溶液泵(19)將存放于儲液容器(17)中的淋洗用溶液通過由法蘭(18)和管路(25)組成的通道首先通過第一級處理容器(20)后，再進入第二級處理容器(22)，使溶液被(20)和(22)中的高頻電磁場作用后再輸入淋洗塔(23)。被淋洗氣體在引風機(29)的作用下經入口(24)進入淋洗塔(23)經格柵(27)與被處理過的溶液混合淋洗后經過捕集層(28)由排氣口(30)排出，降于淋洗塔(23)底部的溶液再經管路(21)返回儲液容器(17)。
上述裝置對甘肅某廠生產中產生的含氟與金屬離子尾氣進行淋洗，通過淋洗將尾氣中不允許排放的氟離子與其它金屬離子進行中和與回收，使尾氣達標排放。
該企業使用本發明的方法與裝置以前，系統運行中需要每天向溶液中補加額定數量的碳酸鈣，而且僅運行65-75天，即在系統的格柵、捕集層和風機葉輪上形成厚度達數十毫米的結晶物，使生產無法正常進行，不得不停止生產，進行人工清理。停產檢修階段需安排大量人員對系統上形成的結晶物進行人工清理，每次需停產7-10天才可完成清理工作，不僅嚴重影響了產品的產量，而且還造成能源、水資源和人力資源的浪費。在清洗過程還會產生大量的酸堿廢液而對環境造成二次污染。此外由于引風機葉輪產生結晶物后會使引風機失去動平衡，不僅會產生更大的噪音，而且會在較短的時間內損壞引風機的軸、瓦或者軸承，造成設備早期損壞。
使用前述的本發明裝置后，每3～4天僅需補加以前用量的30％～40％的碳酸鈣，在系統運行330天后在格柵上未發現有結晶沉積，在捕集層上僅有不足5毫米的結晶物，而在引風機葉輪上的僅有不足3毫米的結晶物。清理周期可延長到達一年以上。
以下為配裝本裝置前后的工作狀況、結晶及處理清理結晶物等情況的比較
權利要求
1.阻止淋洗系統結晶物產生的方法，其特征在于將淋洗液體在進入淋洗裝置前先通過一個高頻電場，用高頻電場對其進行處理。
2.根據權利要求1所述阻止淋洗系統結晶物產生的方法，其特征在于高頻電場的頻率為2000KHz～30000KHz，功率為0.2KVA～0.7KVA/100m3·h，液體在高頻電場中處理的時間最小為1秒。
3.根據權利要求2所述的阻止淋洗系統結晶物產生的方法，其特征在于高頻電場的頻率為3000KHz～8000KHz，功率為0.3KVA～0.6KVA/100m3·h。
4.實現權利要求1至3所述方法的裝置，其特征是在帶有液體輸入和輸出管的容器內設置有電極，該電極與高頻能量發生器的輸出同軸電纜的內芯相連，容器的外殼與高頻發生器輸出同軸電纜的外屏敝層相連。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征是容器為圓形截面，其輸入管設于容器的底部，其輸出管設于容器的頂部。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特征是電極設于容器中心位置。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征是在容器中設置有兩根電極，兩電極的設置位置應當滿足以兩電極間距離為直徑，并過兩電極的圓將容器的橫截面分為兩部分，其中位于該“圓”內部的面積應基本等于或略小于該“圓”外部的圓環面積，兩電極的工作頻率應相差300KHz～800KHz，在容器橫截面中心設置有一根輔助電極，輔助電極與外殼短路。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于電極的直徑為10～30毫米，輔助電極的直徑為25～75毫米。
9.根據權利要求8所述裝置，其特征是由兩個相串聯的容器組成，其中處于上游的容器的工作頻率范圍與處于下游的容器的工作頻率差為200KHz～1000KHz。
全文摘要
本發明公開一種用于化工、冶金等行業中對生產過程的原料氣、干氣產品或尾氣進行淋洗的系統的輔助裝置，以減少淋洗處理過程形成的結晶物在淋洗塔或淋洗設備內的沉積。本發明的方法是將淋洗液體在進入淋洗裝置前先通過一個高頻電場，用高頻電場對其進行作用。本發明的裝置是在帶有液體輸入和輸出管的容器內設置有電極，該電極與高頻能量發生器的輸出同軸電纜的內芯相連，容器的外殼與高頻能量發生器的輸出同軸電纜的外屏敝層短路相連。
文檔編號B01D53/78GK1864816SQ20061004270
公開日2006年11月22日 申請日期2006年4月15日 優先權日2006年4月15日
發明者田永征 申請人:田永征, 王培 , 仲蘭萍