專利名稱：氣液接觸方法
技術領域：
本發明是涉及用吸收液將被處理氣體中的有害成分進行洗凈處理或用吸收液收集被處理氣體中的可溶性成分的氣液接觸方法，尤其能適用于濕式排煙脫硫裝置等的氣液接觸方法。
作為用以往的技術來進行氣液接觸的方法，人們開發出了噴霧塔，充填塔、文丘里洗滌器及氣泡塔等，并已經得到了實用。這些氣液接觸方法的性能和特點中既有優點，也有缺點，人們期望能夠開發出兼有這些方法的優點的高性能的氣液接觸方法。
本發明申請人在昭和57年(1982年)實用新型申請第146860號(昭和57年9月28日申請，實開昭59-53828)中提出了上述高性能的氣液接觸方法。
下面用圖5對這種氣液接觸裝置進行說明。
該氣液接觸裝置是將被處理氣體的入口和出口的其中之一設置于塔本體的上部另一個設在塔的下部，塔內設置有一些使氣體吸收液向上噴出的噴出管，氣體吸收是在被處理氣體中以液柱狀向上噴出，從而與被處理氣體接觸。通過調節液柱的高度，可以改變氣液的接觸效率。
即在圖5中，5和7是被處理氣體的入口或出口，6為塔本體，塔內部設置有一些使氣體吸收液以液柱狀向上噴出的噴出管1，這些噴出管置于導管4上。導管4通常設置若干根，但不一定都置于同一平面上。從噴出管1噴出的液柱狀氣體吸收液由輸送泵11從塔底的貯液槽8送出。通過調節噴出液量可以任意改變液柱的高度。
向被處理氣體噴出的氣體吸收液在達到液柱的最高位后靠重力的作用下落，進入塔底部的貯液槽中。被處理氣體從數字1或7所示的，其中之一部位進入，另一部位作為出口。
在圖5所示的氣液接觸裝置中，向上噴出的液柱狀氣體吸收液達到液柱的最高位后下落時，其擴展面積較小，因此為保證被處理氣體和氣體吸收液的有效接觸，有必要在導管4上設置許多噴出管1。所以這種裝置有在塔內進行氣液接觸的氣體吸收液的流量較大的缺點。
本發明的目的是在這種型式的氣液接觸方法中使噴出的氣體吸收液較大范圍的分散于被處理氣體中，從而得到較好的氣液接觸。
本發明的使被處理氣體和氣體吸收液進行接觸的氣液接觸方法采用了以下手段。
(1)通過使氣體吸收液處于其蒸氣壓以下，使減壓沸騰的氣體吸收液分散于被處理氣體中，從而使被處理氣體和氣體吸收液進行接觸。
(2)在上述(1)的氣液接觸方法中使被處理氣體與氣體吸收液在充填物的上流進行接觸。
(3)在上述(1)的氣液接觸方法中予先向氣體吸收液中通入氣體。
(4)在上述(1)的氣體吸收液中添加沸石。
具體來說就是在圖5所示的氣液接觸裝置的噴出管1和導管4之間設置連接于導管4的內徑較小的喉管2，在此喉管2和噴出管1之間設置內徑逐漸增大的擴散管12，從而能使氣體吸收液處于該氣體吸收液的蒸氣壓之下。其原理可由
圖1加以說明。
在圖1中，與圖5所示的以前的氣液接觸裝置的相同部位用相同的符號表示。
氣體吸收液3在由導管4送入噴出管1之前，先通過橫截面積比噴出管1小的喉管2，然后通過連接喉管2和噴出管1的擴散器12，最后由噴出管1噴出。
圖2所示為圖1中的氣體吸收液各部位的靜壓。
從噴出管1剛噴出的點的靜壓通常為大氣壓。根據下式所示的伯努利定理，平衡噴出管1內液體的流速和喉管2內液體的流速可知喉管2的靜壓低于噴出管1的壓力(參見圖2)。
(伯努利定理)Pi+ρ×Hi+ (ρ×(Vi)2)/(2×g) = 一定……(1)這里，Pii點的壓力 (P)Hi從基準點到i點的高度 (m)Vii點的流速 (m/s)ρ氣體吸收液的密度 (kg/m3)g重力加速度 (m/S2)如果氣體吸收液的蒸氣壓為PW(P)，則在Pi＜PW的條件下氣體吸收液將減壓沸騰。因此，使喉管2內的吸收液減壓沸騰的條件如式(2)所示。
PW＞PX=P0- (P×Vd2)/(2×g) ×(( 1/(m) )2-1)+ρ×△H+△P1(2)其中，Pw氣體吸收液的蒸氣壓 (P)Pt喉管內部的靜壓 (P)Po噴出管口部的靜壓 (P)Vd噴出管內液體的流體的流速 (m/s)m＝ (喉管橫截面積)/(噴出管橫截面積)△H噴出管出口與喉管的高度差(m)△P1喉管以后的流路壓力損失 (P)因此，在噴出管內的液體流速Vd一定(即噴出管的內徑和液流量一定)的條件下，如2式所示，通過減小喉管的橫截面積而使m變小，可使喉管內的靜壓低于氣體吸收液的蒸氣壓，從而使氣體吸收液在喉管2中減壓沸騰。
本發明是利用如上述圖1所示的手段，使與被處理氣體相接觸的氣體吸收液處于吸收液的蒸氣壓以下，而使其減壓沸騰，進而利用氣體吸收液自身的沸騰而產生的液分散力，使氣體吸收液分散于被處理氣體中。通過使這種分散后的氣體吸收液與被處理氣體進行氣液接觸觸，從而得到上述被處理氣體和氣體吸收液之間的良好的氣液接觸。
另外，由于避免了被處理氣體不與氣體吸收液接觸就流過的偏倚流，實現了被處理氣體和氣體吸收液之間的均勻的氣液接觸，從而提高了氣液接觸效果。
另外，本發明還使氣液接觸在充填物的上流進行，通過氣體吸收液的減壓沸騰來提高充填物上的氣液接觸效率，可以得到高的總體氣液接觸效率。
本發明還通過向氣體吸收液中通入氣體，從而進一步提高了氣體吸收液由于減壓沸騰而造成的分散，因此使氣液接觸效果進一步得到提高。
本發明還通過向氣體吸收液中添加沸石而促進吸收液的減壓沸騰提高氣體吸收液的分散，從而得到高的氣液接觸效果。
圖1為說明本發明作用的氣體吸收液噴出部的縱斷面圖。
圖2為圖1中所示的氣體吸收液噴出部的氣體吸收液的壓力分布圖。
圖3和圖4分別為本發明的實施例中所使用的氣液接觸裝置的縱斷面圖。
圖5為以前的氣液接觸裝置的縱斷面圖。
以下對本發明的實施例加以說明。
在圖3所示的裝置中除圖1和圖2中所示的喉管2和擴散管12及將在以下加以說明的氣體輸入管之外，其他部位的表示符號均與圖5所示的以往的裝置的表示符號相同。
在圖3中，5是置于塔本體6之上的被處理主體入口，被處理的氣體從入口5進入，在塔本體6內向下流動，由出口7流出。
在導管4上設置有許多如圖1和圖2所示的喉管2，喉管2接于噴出管1，而噴出管1接于擴散管12，氣體吸收液在塔本體6中從噴出管1向上噴出。
塔本體6的下部形成貯存氣體吸收液3的貯槽8，該貯槽8連接有輸送泵11，由輸送泵11將氣體吸收液3從貯槽8送于導管4，再經噴出管1向上噴出。在氣體吸收液貯槽8中還設置有開口9′的氣體輸入管9，氣體10由開口9′強制通入氣體吸收液中。
實施例1用圖3所示的氣液接觸裝置，使含有SO2700ppm的廢氣以14，000m3/h的流量與作為氣體吸收液的CaCO3漿進行了氣液接觸。
使用的氣液接觸裝置有4根噴出管，其內徑為60mm，喉管2的內徑為36mm，擴散管12的伸寬角度為5度。
氣體吸收液使用含CaCO320wt%，其余為水的淤漿，該吸收液以280m3/h的流量輸送于前述的氣液接觸裝置的導管中，氣體輸入管9中并設有送入空氣。使氣體吸收液從4根噴出管向上噴出，同時將廢氣從氣體吸收液液柱頂部的上方向下輸入。
氣體吸收液的溫度為15℃，此時以大氣壓(760mmHg)為基準時水的蒸氣壓為-747mmHg。(13mmHg)，而經測定喉管2的內壓為-750mmHg(10mmHg)。
因此，本實施例中在喉管2內氣體吸收液發生減壓沸騰，由噴出管1向上噴出的氣體吸收液由于減壓沸騰而產生的分散力而很好地分散于廢氣中。
這樣，氣液進行很好的接觸，同時避免了廢氣的偏倚流，從而實現了均勻的氣液接觸。其結果出口廢氣中的SO2濃度降為60ppm。
實施例2在與上述實施例1相同的條件下，由設置于貯液槽中的氣體輸入管以150m3N/h的流量送入空氣，氣體吸收液以280m3N/h的流量輸入。結果出口廢氣中的SO2濃度降為40ppm。
此外，經設置于導管上的取樣管取出吸收液，對其氣體混入率進行了測定，結果氣體混入率為4.0Vol%。
在本實施例中，通過向氣體吸收液中通入氣體，比實施例1進一步提高了氣液接觸效率。
比較例1使用圖5所示的以往的氣液接觸裝置，與實施例1和實施例2同樣，使含SO2700ppm的廢氣以14，000m3/h的流量與作為氣體吸收劑的CaCO3淤漿進行了氣液接觸。氣體吸收液淤漿的濃度為20wt%。
將氣體吸收液以280m3/h的流量送入，使其由4根內徑為60mm的噴出管向上方噴出，同時從液柱頂部的上方將廢氣向下導入，結果出口廢氣中的SO2濃度為130ppm。
比較例2將實施例1中的喉管內徑改為48mm，其他條件與實施例相同以280m3/h的流量送入氣體吸收液，結果出口廢氣中的SO2濃度為130ppm。
以大氣壓(760mmHg)為基準，喉管的內壓為-280mmHg，氣體吸收液并不處于減壓沸騰的壓力之下。出口SO2的濃度與比較例相同(130ppm)。
如上所述，在實施例1中使從噴出管噴出的氣體吸收液處于該氣體吸收液的蒸氣壓以下，使其減壓沸騰，從而顯著地提高了氣液接觸效率。在實施例2中除此之外還通過向貯液槽中通入氣體而使氣液接觸效率更加得到提高。
實施例3在與實施例1相同的條件下，氣體吸收液的淤漿濃度為2wt%氣體吸收液以280m3/h的流量送入。結果出口的SO2濃度為100ppm。氣體吸收液的溫度為15℃，經測定喉管的內壓，以大氣壓(760mmHg)為基準時，喉管的內壓為-750mmHg(10mmHg)，氣體吸收液滿足減壓沸騰的條件。
實施例4在上述第3實施例中的氣體吸收液中加入了沸石CaCO3，再添加CaSO4·2H2O(氣體吸收液淤漿的組成為CaSO4·2H2O 90～95%，其余為CaCO3)，將氣體吸收液中淤漿的濃度調節為10wt%，而后以280m3/h的流量將氣體吸收液送入。其結果，出口廢氣中的SO2濃度為60ppm，與實施例1相同。
如上所述，在本實施例4中，通過使從噴出管噴出的氣體吸收液處于其蒸氣壓以下，使其減壓沸騰，從而顯著地提高了氣液接觸效率。此外，為了更有效地進行減壓沸騰，向氣體吸收液中添加了CaCO3和CaSO4·2H2O作為沸石，得到了更高的氣液接觸效率。
實施例5使用圖4所示的氣液接觸裝置，使含SO2700ppm的廢氣以14，000m3N/h的流量與作為吸收劑的CaCO3淤漿進行了氣液接觸，氣體吸收液中CaCO3的濃度為20wt%。
在本實施例中使用的圖4所示的氣液接觸裝置是在圖3所示的氣液接觸裝置的導管下部填入了充填物。在圖4中，與圖3相同的部位用同一符號表示。
充填物13是由每層有36塊厚度4mm，高度100mm，寬度500mm的聚丙烯板形成格子狀，共重疊10層。也就是說充填物的總高度為1m。
喉管2、擴散管12及噴出管1均與實施例1相同。
從氣體吸收液貯槽中設置的氣體導入管9以150m3N/h的流量送入空氣，以230m3N/h的流量向導管輸送氣體吸收液，從液柱頂部的上方將廢氣向下導入。
氣體吸收液的溫度為15℃，經測定喉管的內壓，以大氣壓為基準時是-750mmHg(10mmHg)，所以氣體吸收液滿足減壓沸騰的條件。
經測定，在導管4和充填物13之間流動的廢氣中SO2的濃度為112ppm。出口廢氣中SO2的濃度為55ppm。因此本實施例的液柱部的脫硫率為84%，在充填物上的脫硫率為51%，裝置的總脫硫率為92%。
比較例3使用以前技術的圖5所示的氣液接觸裝置，即吸收液由導管4直接通過噴出管，在塔6內向上噴出。
除取掉了喉管2及擴散管12以外，其余條件與實施例5相同，噴出管的內徑為60mm。
將與實施例5相同濃度的氣體吸收液同樣以230m3N/h的流量送入，結果出口廢氣中SO2的濃度為125ppm，在導管4和充填物13之間流動的廢氣中的SO2濃度為210ppm。因此，本實施例的液柱部的脫硫率為70%，充填物前后的脫硫率為40%，裝置的總脫硫率為82%。
如以上實施例5和比較例3所示，通過在充填物的上部使氣體吸收液處于其蒸氣壓之下，使其減壓沸騰，從而也提高了在充填物上的氣液接觸效率。
一般來說，在使被處理氣體和氣體吸收液進行氣液接觸時，若能提高噴出液的分散度及防止偏倚流的發生，便能得到效果較好的氣液反應。
本發明的方法使氣體吸收液處于其蒸氣壓以下，使其減壓沸騰，靠氣體吸收液本身的沸騰而產生的液相分散力使氣體吸收液分散，而同時與被處理氣體進行氣液接觸。所以能夠得到高的氣液接觸效率。另外由于還防止了偏倚流的發生，所以能夠進行均勻的氣液接觸提高氣液接觸效率。
除此之外，通過在充填物的上流進行氣液接觸，從而提高了充填物上的氣液接觸效果。
進而，由于向氣體吸收液中予先通入了氣體，從而提高了由于減壓沸騰而產生的氣體吸收液的分散，或者在氣體吸收液中添加沸石而促進了減壓沸騰，提高了氣體吸收液的分散度，通過這些手段便可得到高的氣液接觸效果。
圖中符號說明1…噴出管2…喉管3…氣體吸收液4…導管8…貯液槽9…氣體通入管10…氣體11…輸送泵12…擴散管13…充填物
權利要求
1.一種氣液接觸方法，其特征在于在使被處理氣體和氣體吸收液接觸的氣液接觸中，通過使氣體吸收液處于其蒸氣壓以下，而使其減壓沸騰，然后使氣體吸收液向被處理氣體流中噴出，而使被處理氣體與分散于其中的氣體吸收液進行氣液接觸。
2.權利要求1的氣液接觸方法，其中氣液接觸是通過使氣體吸收液噴在被處理氣流中而進行的。
3.權利要求1的氣液接觸方法，其中在氣體吸收液的噴出部的下方設置有充填物。
4.權利要求1的氣液接觸方法，其中向氣體吸收液中予先通入氣體。
5.權利要求1的氣液接觸方法，其中在氣體吸收液中加入沸石。
6.權利要求1的氣液接觸方法，其中使用如下所述的氣液接觸裝置，即該裝置設有在底部設有貯液槽、在氣體吸收液的上部留有被處理氣體流動空間的接觸塔，在塔內設置的導管、從氣體吸收液貯槽向導管輸送氣體吸收液的泵、在導管上設置的喉管、橫截面積大于喉管的噴出管、連接喉管和噴出管的擴散器，通過使喉管的橫截面積充分小于噴出管的橫截面積而使氣體吸收液減壓沸騰，然后使氣體吸收液從噴出管向被處理氣體中噴出。
全文摘要
一種使被處理氣體與氣體吸收液進行接觸的氣液接觸方法。其中使用這樣的裝置即有在底部設置有氣體吸收液貯槽、在氣體吸收液的上部留有被處理氣體流動空間的塔、在塔內設的導管、將氣體吸收液由吸收液貯槽輸送于導管的輸送泵、在導管上的有喉管，橫截面積大于喉管的噴出管和連接噴出管與喉管的擴散管。通過使喉管的橫截面積充分小于噴射管的橫截面積而使氣體吸收液發生減壓沸騰，而后將氣體吸收液從噴出管向被處理氣體中噴出。
文檔編號B01D53/50GK1042666SQ8910854
公開日1990年6月6日 申請日期1989年11月13日 優先權日1988年11月14日
發明者多谷淳, 沖野進, 鬼雅和 申請人:三菱重工業株式會社