RO115134B1

RO115134B1 - Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care contine gaz de acid sulfuros

Info

Publication number: RO115134B1
Application number: RO96-01112A
Authority: RO
Inventors: Haruo Nishino; Yoshio Ogawa; Kazushige Kawamura
Original assignee: Chiyoda Chem Eng Construct Co
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1999-11-30
Also published as: KR100417671B1; EP0745420B1; MY138133A; HU221091B1; US5837213A; BG100611A; DK0745420T3; JPH08323130A; JP3734291B2; ES2170203T3; CN1142409A; AU694352B2; TW307693B; EP0745420A1; CZ292126B6; IN188523B; CA2177309A1; CN1087966C; AU5453496A; CA2177309C

Description

Invenția se referă la un procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros, prin punere în contact cu un lichid absorbant.

Se cunoaște un procedeu de desulfurare conform căruia un gaz rezidual, care conține gaz de acid sulfuros (bioxid de sulf), este suflat într-un rezervor de lichid absorbant, conținut într-un reactor, printr-o serie de țevi de dispersie a gazului (țevi de barbotaj). Fiecare din aceste țevi se extinde vertical, în jos, de la o placă despărțitoare și pătrunde în lichidul absorbant, aceste țevi având un perete periferic, lateral, prevăzut la partea inferioară cu mai multe găuri de injecție a gazului, astfel încât gazul rezidual se desulfurează prin contact cu lichidul absorbant. Gazul desulfurat care rezultă este trecut într-un spațiu de la partea superioară format între placa despărțitoare și nivelul lichidului absorbant și este apoi descărcat din reactor (JP-B-3-70532 și JP-A-3-72913).

Acest procedeu prezintă dezavantajul că necesită cheltuieli relativ ridicate pentru aplicare precum și pentru construirea aparatului aferent. Totodată, el nu poate fi aplicat în mod stabil pe o perioadă îndelungată de timp.

Problema tehnică ce trebuie rezolvată de invenție constă în elaborarea unui procedeu care să fie conceput astfel, încât să asigure desulfurarea unui gaz rezidual, care conține gaz de acid sulfuros, cu cheltuieli scăzute în exploatare și în mod stabil.

Invenția înlătură dezavantajele menționate, prin aceea că procedeul propus de invenție pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros cuprinzând suflarea unui gaz rezidual într-un bazin de lichid absorbant, agitat, conținut într-un reactor și având un nivel de lichid, suflarea făcându-se printr-o serie de țevi de dispersie a gazului, fiecare din aceste țevi extinzându-se vertical, în jos, de la o placă despărțitoare în lichidul absorbant menționat și având fiecare un perete periferic lateral, prevăzut cu o serie de găuri pentru injecție de gaz, găuri situate la partea inferioară a acestora, astfel încât gazul rezidual să fie desulfurat prin contact cu lichidul absorbant, iar gazul desulfurat care rezultă este trecut către un spațiu superior format între placa despărțitoare menționată și nivelul de lichid al respectivului lichid absorbant, caracterizat prin aceea că injecția gazului se efectuează prin niște găuri pentru injecție de gaz, găurile de injecție de gaz ale fiecăreia din țevile de dispersie a gazului sunt efectiv aliniate într-un plan orizontal; iar fiecare două găuri pentru injecție de gaz, ale fiecăreia din respectivele țevi de dispersie a gazului, sunt distanțate una de alta astfel încât, când fiecare din cele două găuri pentru injecție de gaz este privită ca un cerc având aceeași arie ca și aria acesteia, distanța P dintre centrele găurilor de injecție a gazului satisface următoarea condiție:

1,15 < P/D < 6 în care D reprezintă un diametru al unuia din cele două cercuri, care este mai mic decât celălalt; viteza maximă V_max a gazului rezidual care trece prin fiecare din găurile de injecție a gazului este reglată astfel încât sunt satisfăcute următoarele condiții:

Y>4,5S

Y < 24 S

0,05 < Y < 1,0

0,005 < S < 0,06 în care Y reprezintă o presiune a gazului rezidual, necesară pentru realizarea desulfurării, și S reprezintă o valoare obținută prin raportul dintre presiunea dinamică a gazului rezidual menționat injectat prin gaura de injecție a gazului, la viteza maximă V_max,menționată, și densitatea lichidului absorbant; țevile de dispersie a gazului sunt aranjate astfel încât distanța dintre cele mai apropiate două țevi de dispersie satisface următoarea condiție:

RO 115134 Bl

1,5 < L/S < 10,0 50 în care S are semnificația prezentată mai sus; și găurile de injecție a gazului, ale fiecăreia din țevile de dispersie a gazului sunt amplasate astfel încât distanța medie L„ dintre nivelul de lichid al lichidului absorbant aflat în starea când nu sunt injectate gaze în el și centrul fiecăreia din găurile de injecție menționate, satisface următoarea condiție; 55 < L,/S < 20 în care S are semnificația prezentată mai sus.

Procedeul pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros rezolvă această problemă tehnică, conform prezentei invenții, prin aceea că gazul rezidual este suflat într-un bazin de lichid absorbant, agitat, care trece prin mai multe 60 țevi de dispersie (barbotare) verticale în jos, dintr-o placă despărțitoare și pătrunzând în lichidul absorbant. Fiecare din aceste țevi este prevăzută la peretele periferic lateral cu o serie de găuri pentru injecția gazului, aceste găuri fiind practicate la partea inferioară a țevilor. în acest fel, desulfurarea gazului rezidual se realizează prin contact cu lichidul absorbant, iar gazul desulfurat care se obține este trecut într-un spațiu de 65 la partea superioară, format între placa separatoare menționată și nivelul lichidului absorbant. Soluția tehnică se caracterizează prin aceea că găurile de injecție a gazului din fiecare țeavă de dispersie sunt aliniate, efectiv, în același plan orizontal.

Fiecare din cele două găuri adiacente de injecție a gazului, ale fiecărei țevi de dispersie menționate, sunt distanțate între ele astfel încât, atunci când fiecare din 70 aceste două găuri de injecție a gazului este privită ca un cerc având aceeași suprafață ca și suprafața acesteia, distanța P dintre centrele celor două găuri adiacente de injecție a gazului satisface următoarea condiție:

1,15 < P/D < 6 în care: 75

D reprezintă diametrul acelui cerc din cele două cercuri menționate, care este mai mic decât celălalt. Viteza maximă, V_max, a gazului rezidual menționat care trece prin fiecare din găurile de injecție a gazului este reglată astfel, încât să fie satisfăcute următoarele condiții:

Y > 4,5 S 80

Y < 24 S

0,05 < Y < 1,0

0,005 < S < 0,06 în care /reprezintă o presiune a respectivului gaz rezidual, care este necesară pentru efectuarea desulfurării, și S reprezintă o valoare care se obține împărțind presiunea 85 dinamică a gazului rezidual injectat prin gaura de injecție a gazului cu viteza maximă V_max menționată, la densitatea lichidului absorbant. Țevile de dispersie a gazului sunt aranjate în așa fel încât distanța minimă L, dintre două țevi de dispersie adiacente satisface următoarea condiție:

1,5 < L/S <10,0 90 în care S are semnificația de mai sus.

Găurile de injecție a gazului, existente în fiecare din țevile de dispersie a gazului, sunt localizate astfel încât distanța medie L„ dintre nivelul lichidului, atunci când lichidul absorbant se află în starea când nu se injectează gaze în el, și centrul fiecăreia din găurile de injecție a gazului satisface următoarea condiție: 95 < L,/S < 20 în care S are semnificația de mai sus.

în continuare se prezintă exemple preferate de realizare a procedeului pentru

RO 115134 Bl desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros, în legătură cu fig.1... 5, care reprezintă:

- fig.1, reprezentare schematică, cu secțiune în plan vertical, a unei îmbunătățiri constructive de aparat de desulfurare pentru aplicarea procedeului conform invenției;

- fig.2, reprezentare schematică, în plan vertical, a unui mod îmbunătățit de aranjare a găurilor de injecție a gazului pe o țeavă de barbotare;

- fig.3, reprezentare, similară cu cea din fig.2, a unui alt mod îmbunătățit de aranjare a găurilor de injecție a gazului pe o țeavă de barbotare;

-fig.4, reprezentare schematică, cu secțiune în plan vertical, similară cu cea din fig.1, a unei alte variante îmbunătățite constructive, de aparat de desulfurare corespunzător pentru aplicarea procedeului conform prezentei invenții;

- fig.5, diagramă reprezentând relația dintre presiunea gazului rezidual necesară pentru desulfurare și valoarea S.

Aparatul din fig. 1, având notația generală 1, este un aparat de desulfurare destinat pentru aplicarea procedeului conform prezentei invenții. Aparatul 1 comportă o carcasă 2 prevăzută la interior cu o primă placă separatoare 3 și o a doua placă separatoare 14, care sunt dispuse pentru a diviza spațiul din interiorul aparatului întro primă cameră 4, cea mai de jos, o a doua cameră 5 intermediară și a treia cameră 15, cea mai de sus. Fiecare din plăcile separatoare 3 și 14 poate fi o placă orizontală sau înclinată treptat. O placă înclinată este folosită, în general, cu rolul plăcii separatoare 14.

Prima cameră 4 conține un bazin în care se află un lichid absorbant L astfel încât deasupra suprafeței LS a lichidului absorbant să se formeze un spațiu superior B.

Camera a doua 5 este prevăzută cu un orificiu 6 de intrare a gazului prin care se introduce gazul rezidual ce urmează să fie tratat în a doua cameră 5. Pe placa separatoare 3 sunt fixate o serie de țevi de dispersie a gazului (țevi de barbotaj) 7, ele extinzându-se vertical, în jos, în prima cameră 4, astfel încât gazul rezidual introdus în cea de-a doua cameră 5 este suflat în lichidul absorbant L prin țevile de barbotaj

7. Fiecare din țevile de barbotaj 7 are un perete lateral, periferic, prevăzut cu o serie de găuri 8 pentru injecția gazului, găuri care sunt aliniate în plan orizontal la partea inferioară a acestor țevi.

Cu litera W se notează suprafața lichidului absorbant L atunci când în acest lichid nu se introduce nici un gaz prin țevile de barbotaj 7. Găurile 8, de injecție a gazului sunt plasate sub nivelul suprafeței Wa lichidului absorbant. în acest fel, gazul rezidual, introdus în țevile de barbotaj 7, este injectat în lichidul absorbant L prin găurile 8 de injecție a gazului astfel, încât, la suprafața lichidului absorbant să se formeze un strat A care constituie o fază gaz-lichid. Gazul de acid sulfuros conținut în gazul rezidual este absorbit în lichidul absorbant L din acest strat A în fază gaz-lichid. Gazul rezidual care a fost desulfurat prin contact cu lichidul absorbant L circulă apoi în spațiul superior B, situat deasupra nivelului de lichid LS. Lichidul absorbant L poate fi o suspensie apoasă de gips care conține un absorbant cum ar fi un compus de calciu, de exemplu carbonat de calciu sau var stins.

Una sau mai multe țevi verticale 16 sunt prevăzute pentru a face legătura între prima cameră 4 și a treia cameră 15. Această a treia cameră 15 este prevăzută cu un orificiu de evacuare 9, la partea superioară a acesteia. în acest fel, gazul desulfurat din spațiul superior B circulă ascendent, precum și pe direcție orizontală.

RO 115134 Bl

150 în timpul circulației gazului desulfuratîn spațiul superior B, o mare parte din particulele de ceață și solide conținute în el se separă gravitațional și prin ciocnire cu țevile de barbotaj 7. Gazul desulfurat, din care au fost separate asemenea particule solide și lichide, este trecut prin țevile verticale 16, în camera a treia 15. în acest fel, fluxul de gaz ascendent se transformă într-un flux de gaz, orizontal, și este evacuat din camera a treia 15 prin orificiul de evacuare 9.

în timpul trecerii gazului desulfurat prin camera a treia 15, particulele solide și lichide antrenate, se separă și sunt colectate pe placa separatoare 14. Un lichid de spălare, de exemplu o suspensie apoasă care conține gips, lichidul absorbant din care este separat gipsul, apă sau apă de mare, este debitat dintr-o conductă 17, în camera a treia 15 pentru îndepărtarea depunerilor de pe placa separatoare 14 și este evacuat printr-o conductă de evacuare 18.

Din punct de vedere economic și al randamentului de separare a particulelor de ceață și solide, este preferabil ca viteza ascensională medie a gazului desulfurat din spațiul superior 8 să fie de Q,5...5 m/s, sau mai preferabil 0,7...4 m/s. Aici, viteza ascensională medie se bazează pe suprafața secțiunii orizontale a spațiului superior B, excluzând suprafețe de secțiune ale țevilor de barbotare 7 și ale altor structuri care nu asigură treceri pentru gazul desulfurat. Viteza orizontală medie a gazului desulfurat din spațiul superior B este, preferabil, de 8 m/s, mai preferabil 6 m/s sau sub această valoare având în vedere considerente legate de formarea unui strat stabil, amestecat, din faze gaz-lichid A. Viteza orizontală medie se bazează pe aria de secțiune verticală a spațiului superior 8într-o poziție adiacentă cu țeava verticală 16.

Viteza gazului desulfurat care circulă în sus prin țevile verticale 16 este, preferabil, de 6...20 m/s, mai preferabil de 8...15 m/s din motive de economie și de separare eficientă a particulelor solide și gazoase.

Gazul desulfurat introdus în camera a treia 15 se lovește de peretele superior al acesteia și este dirijat orizontal. în acest fel, particulele solide și lichide care sunt antrenate se separă în camera a treia 15 prin ricoșare și gravitațional. Din motive de separare eficientă a acestor particule, viteza orizontală medie a gazului desulfurat din camera a treia este, preferabil, de 10 m/s sau mai mică, mai preferabil 8 m/s sau sub această valoare. Viteza orizontală medie se bazează pe suprafața secțiunii verticale a camerei a treia, într-o porțiune situată la o distanță pe orizontală de 2 m față de orificiul de evacuare 9.

Fiecare din țevile de barbotare 7 poate avea orice formă în secțiune, de exemplu, o formă circulară sau poligonală (triunghi, pătrat, hexagon) sau o formă dreptunghiulară (jgheab). Găurile 8 pentru injecție de gaz formate pe peretele lateral periferic al fiecărei țevi de barbotare 7 pot avea orice formă dorită de exemplu formă de cerc, triunghi, dreptunghi, hexagon, fantă sau stea. Dacă se dorește, găurile de injecție 8 pot fi aranjate pe două sau mai multe rânduri așa cum se arată în fig.3. Se preferă ca diametrul interior echivalent D_p al țevilor de barbotare 7 să satisfacă următoarea condiție:

2D_h < D_p < 12D_h, mai preferabil 3D_H < D_p < 10D_H, în care D_H reprezintă diametrul echivalent al găurii 8 pentru injecție de gaz. în general, diametrul interior echivalent D_p este de 25.. .300 mm, preferabil 50...300 mm. Diametrul echivalent D_H al găurii de injecție 8 este în general, de 3... 100 mm, preferabil 5.. .50 mm.

Diametrele echivalente D_p și D_H sunt definite prin relația de mai jos:

D_p = 4S_p/Lp în care Sp reprezintă aria unei secțiuni orizontale din interiorul țevii de barbotare 7

155

160

165

170

175

180

185

190

RO 115134 Bl într-o zona unde sunt prevăzute găuri 8 pentru injecție de gaz, iar L_p reprezintă lungimea periferică interioară a țevii 7 de barbotaj al gazului, în aceeași zonă menționată mai sus, și

D_H = 4 S_h/L_hîn care S_H reprezintă aria găurii 8 pentru injecție de gaz și L_H reprezintă lungimea periferică interioară a găurii 8 pentru injecție de gaz.

Capătul deschis inferior al fiecăreia din țevile de barbotare 7 poate avea orice formă dorită și poate fi, de exemplu, orizontal, înclinat sau ondulat.

Distanța axială medie L_ax dintre centrul (centroida geometriei) găurii pentru injecția de gaz și extremitatea inferioară a țevii de barbotare 7 este, preferabil, reglată astfel, încât aproape că nu trece gaz rezidual prin extremitatea inferioară a țevii de barbotare sau, cu alte cuvinte nivelul de lichid al lichidului absorbant L există întotdeauna în țeava de barbotare 7. Acest lucru poate fi realizat prin reglarea distanței L_ax la o valoare de 3S până la 8S, mai bine 48 până la 7S, unde S reprezintă o valoare obținută prin raportul (împărțirea) dintre presiunea dinamică a gazului rezidual injectat prin gaura pentru injecție de gaz, la viteza maximă V_max, și densitatea lichidului absorbant L.

□ țeavă de barbotare, preferată, 7 este un cilindru din material plastic cu un diametru interior de 25...300 mm și prevăzut cu o serie de găuri rotunde, distanțate în mod egal și având un diametru de 5...100 mm.

Țeava verticală 16 poate avea orice formă în secțiune, de exemplu, circulară, pătrată sau dreptunghiulară.

Este important ca fiecare două găuri adiacente 8 pentru injecție de gaz să se afle la o asemenea distanță una față de alta încât, atunci când fiecare din cele două găuri 8 pentru injecție de gaz este privită ca un cerc care are aceeași arie ca aria găurii 8, distanța P dintre centroidele (centrul de greutate al geometriei) celor două găuri adiacente pentru injecție de gaz satisface următoarea condiție:

1,15 < P/D < 6, preferabil 1,2 < P/D < 5, în care D este diametrul unuia din cele două cercuri, care este mai mic decât celălalt, în fig.2 și 3 se dau exemple de aranjare a găurilor pentru injecție de gaz.

Când raportul P/D este mai mic de 1,15, capacitatea de desulfurare este considerabil mai mică, deoarece fluxurile de gaz rezidual injectate prin găuri separate sunt apte de a fi combinate. Astfel fluxurile sub formă de jet provenite din găuri de injecție adiacente se interferează unul cu altul astfel încât stratul A, mixt, în fază gazlichid (strat în fază de spumă), devine instabil. Un raport P/D cu o valoare sub 1,15 este, de asemenea, dezavantajos în procesul de fabricație și întreținere a țevii de barbotare 7. Pe de altă parte, un raport P/D prea mare, cu o valoare de peste 6 provoacă o scădere a randamentului volumetric astfel încât, deși este dezavantajos, devine necesar să se folosească un aparat cu dimensiuni mari.

Este, de asemenea, important ca viteza maximă V_max a gazului rezidual care trece prin fiecare din găurile 8 pentru injecție de gaz să fie reglată astfel, încât să fie satisfăcută următoarele condiții, notate cu (1) - (4):

(1) Y î 4,5S, preferabil Y > 6,5S;

(2) Y < 24S, preferabil Y < 22S (3) 0,05 < Y < 1,0 (4) 0,005 < S < 0,06 în care Y reprezintă o presiune a gazului rezidual ce trebuie desulfurat, iar S reprezintă o valoare a raportului (împărțirii) dintre presiunea dinamică a gazului rezidual

RO 115134 Bl injectat prin gaura pentru injecție de gaz, la viteza maximă V_max, și densitatea lichidului absorbant.

Presiunea gazului rezidual care necesită desulfurarea (presiunea exprimată în coloană de lichid absorbant; unitatea: m) este definită prin relația:

Y = T + L„ în care T reprezintă o valoare obținută prin raportul (împărțire) dintre pierderea de presiune (kg/m²) a gazului rezidual care trece prin gaura 8 de injecție a gazului și densitatea Ph (kg/m³) a lichidului absorbant L, iar L„ reprezintă o distanță medie dintre centrul găurii 8 pentru injecție de gaz și nivelul de lichid 1/1/ al lichidului absorbant aflat în starea în care nu se injectează gaz în țeava de barbotare 7. Cu alte cuvinte, presiunea Y reprezintă o valoare obținută ca raport dintre presiunea (kg/m²) necesară pentru ca gazul rezidual, introdus în țeava de barbotare 7 să treacă prin gaura 8 de injecție a gazului, în spațiul superior B, și densitatea p„ (kg/m³) a lichidului absorbant L.

Practic, valoarea T se află în intervalul cuprins între 2,5 S și 4S (unde S este așa cum a fost definit mai sus) și depinde de forma găurii 8 pentru injecție de gaz și de debitul gazului rezidual. întrucât, conform prezentei invenții, raportul /.„/Sare valori cuprinse între 2 și 20, preferabil între 4 și 18, așa cum se descrie în continuare, presiunea Yse exprimă după cum urmează:

Y = T + L„ = (2,5 la 4) S + (2...20)S = (4,5... 24)S

Viteza maximă V_max și valoarea S au următoarea relație:

245

250

255

260 [presiunea dinamică la viteza maximă V_max) p, . l/_max(densitatea p_;/ a lichidului absorbant] '/mnv /2G

ΓΠ3Χ — \/ O ‘'max^c '

265 în care p, reprezintă densitatea (kg/m³) a gazului rezidual, p_l( reprezintă densitatea (kg/m³) a lichidului absorbant și G reprezintă accelerația gravitațională (9,8 m/s²).

în fig.5 se prezintă relația dintre valoarea S și presiunea Yla diferite rate de desulfurare Z. Termenul “rată de desulfurare Z’ folosit aici este definit după cum urmează:

Z = (1 - Q_jeajre/Q_jntrare) . 100(%) în care Q_ieșire reprezintă debitul de gaz de acid sulfuros conținut în gazul purificat evacuat prin orificiul de evacuare 9 și Q,_ntrare reprezintă debitul de gaz de acid sulfuros conținut în gazul rezidual, introdus prin orificiul de admisie 6. După cum se vede din fig.5, la o rată de desulfurare dată Zexistă o valoare minimă a presiunii Y. Se preferă ca valoarea S să fie aleasă astfel, încât Ysă fie minim la o rată de desulfurare propusă. De exemplu, când se urmărește o rată de desulfurare Z de 90% este preferabil să se folosească o valoare S de circa 0,017 m. Când se urmărește o rată de desulfurare de 70%, valoarea lui S este preferabil, egală cu 0,009 m. Când desulfurarea se efectuează în condiții de modificare a ratei (gradului) de desulfurare urmărită între 99% și 70%, valoarea S se fixează, preferabil, la 0,035 m care asigură presiunea minimă Yla rata (gradul] de desulfurare de 99% și care satisface condițiile de mai sus (1) până la (4), la o rată de desulfurare de 70%. Odată determinată valoarea lui S se determină viteza maximă V_max, conform formulei prezentate mai sus:

S = V_max ² . p,/2G p„.

Numărul de țevi de barbotare 7 și aria totală a deschiderilor găurilor 8 pentru injecție de gaz din fiecare țeavă de barbotare 7 se determină apoi pe baza vitezei maxime V_max.

270

275

280

285

290

RO 115134 Bl

295

300

305

310

315

320

325

330

335

340

Aranjarea țevilor de barbotare 7 legate la placa separatoare 3 nu este limitată într-un mod specific atâta timp cât distanța L, dintre două țevi de barbotare adiacente 7 satisface următoarea condiție:

1,5 < L,/S < 10,0, preferabil 2 < L,/S < 8, unde S este așa cum a fost definit mai sus. Distanța L, este distanța minimă de la periferia exterioară a unei țevi de barbotare 7 până la periferia exterioară a acelei țevi de barbotare 7 care se află amplasată cel mai aproape. Când raportul L/S este mai mic de 1,5, gradul de desulfurare este considerabil mai scăzut deoarece fluxurile sub formă de jet provenite de la cele două țevi de barbotare 7 se interferează unul cu altul astfel încât stratul A în fază mixtă gaz-lichid devine instabil. Pe de altă parte, un raport L/S prea mare, peste valoarea 10, provoacă scăderea randamentului volumetric, astfel încât este necesar să se folosească un aparat de dimensiuni mari.

Distanța ivește, în general, de 0,05...0,6 m preferabil 0,075...0,45 m și este aleasă astfel, încât să îndeplinească cerința privind raportul L/S de mai sus. Din considerente de creștere a cantității de gaz rezidual tratat pe unitatea de suprafață a plăcii separatoare 3 se preferă ca distanța L_; să fie cât mai mică posibil. Valoarea S se determină conform ecuației descrise mai sus. în legătură cu aceasta, viteza maximă l/_maxse află în intervalul 8...35 m/s, densitatea p, a gazului rezidual este de 0,91...1,2 kg/m³, iar densitatea p„ a lichidului absorbant este de 1,000...1,300 kg/m³. Din considerente de reducere a cheltuielilor de exploatare (cheltuieli pentru desulfurare] a aparatului de desulfurare este de dorit ca valoarea S să fie cât mai mică posibil, deși, din punct de vedere al cheltuielilor de fabricație, o valoare S prea mică nu este de dorit. Prin reducerea vitezei gazului rezidual care trece prin găurile de injecție a gazului, anume prin creșterea diametrului echivalent D_H al găurilor de injecție a gazului sau prin creșterea numărului de găuri de injecție a gazului, valoarea S poate fi făcută mică. După cum s-a arătat mai înainte, diametrul echivalent D_H al găurii 8 de injecție este, în general, de 3...100 mm.

Este, de asemenea, important ca găurile 8 de injecție a gazului ale fiecăreia din țevile de barbotare 7 să fie amplasate astfel încât distanța medie L„ dintre nivelul de lichid W al lichidului absorbant L aflat în starea în care nu sunt injectate gaze în țevile de barbotare 7 și centrul fiecăreia din găurile 8 de injecție a gazului să satisfacă următoarea condiție:

< L„/S <20, preferabil 4 < L„/S < 18 și mai bine 6 < L^/S < 16, în care Sare semnificația de mai sus.

Când raportul L/S se situează sub valoarea 2, gazul rezidual nu mai vine în suficientă măsură în contact cu lichidul absorbant L, astfel încât randamentul desulfurării scade. Când raportul L/S depășește valoarea 20, bulele de gaz rezidual se combină și se măresc în timpul trecerii prin lichidul absorbant L, astfel încât randamentul contactului gaz-lichid scade. Adâncimea L„ este, în general, de 0,05...0,9 m, preferabil, 0,075...0,75 m.

Când valoarea S este mare sau când adâncimea L„ este mare, presiunea Y a gazului rezidual este mare și randamentul desulfurării crește. Totuși, cheltuielile de exploatare care depind de presiunea Y cresc când presiunea Y crește. Când raportul L/S este menținut în intervalul arătat mai sus, este posibil să se mențină la un nivel scăzut presiunea Ya gazului rezidual alimentat în țevile de barbotare. în acest fel se poate realiza o economie de energie necesară pentru desulfurare și o reducere a cheltuielilor pentru desulfurare.

Prin reglarea adâncimii L„ astfel încât să fie îndeplinite condițiile descrise mai

RO 115134 Bl

345 sus, 4,5 S < Y < 24S (fig.5) și 2 < L|,/S < 20, presiunea Y, necesară pentru desulfurare, poate fi adusă la valoare mică la orice grad de desulfurare Z, urmărit. Curbele prezentate în fig.5 sunt exemple în care variază numai rata (gradul) de desulfurare Z urmărită, în timp ce alți parametri de exemplu diametrul interior al țevilor de barbotare, debitul de gaz rezidual per țeavă de barbotare, pH-ul lichidului absorbant și concentrația gazului de acid sulfuros din gazul rezidual sunt menținuți constanți.

Forma și poziția fiecărei curbe variază cu acești parametri.

După cum s-a descris mai înainte, valoarea lui S trebuie să fie 0,005 < S < 0,06. Totuși valoarea convenabilă S variază în funcție de gradul de desulfurare Z, urmărit așa cum se vede în fig.5. Când aparatul de desulfurare este exploatat în diferite condiții de lucru este recomandabil să se fixeze valoarea S la o valoare mare, astfel încât desulfurarea să poată fi realizată cu consum scăzut de energie.

Raportul Lii/S este un parametru important pentru reglarea performanței aparatului de desulfurare și asigură un mijloc eficient pentru realizarea desulfurării la o rată (grad) de desulfurare Z, urmărită, cu costuri minime. Adâncimea L„ poate fi modificată prin modificarea nivelului de lichid 1/1/. Prin reglarea cantității de lichid absorbant L din reactor sau prin reglarea cantității de gaz oxidant, de exemplu aer introdus printr-o conductă 12 în bazinul de lichid absorbant L, nivelul de lichid W poate fi modificat pentru a se asigura o adâncime convenabilă L„.

în scopul de a realiza în mod eficient desulfurarea este necesar să se agite lichidul absorbant L cu unul sau mai multe amestecătoare 10. Amestecătorul 10 poate fi alcătuit dintr-un arbore rotativ 10' care se extinde vertical sau oblic în camera 4 și una sau mai multe palete sau elice fixate la capătul arborelui rotativ 10' pentru a se roti cu el. în acest caz, se preferă ca agitarea lichidului absorbant să se facă cu unul sau mai multe amestecătoare folosite la o putere totală de antrenare de 0,05...0,2 kW, mai bine 0,08...0,15 kW per 1 m³ de lichid absorbant, în scopul obținerii unui grad stabil de desulfurare.

Preferabil, amestecarea se efectuează astfel încât să se formeze un flux principal de recirculare (indicat cu săgeata F?în fig. 1) în lichidul absorbant, agitat L. Fluxul principal este însoțit de fluxuri care apar aleator. în fig. 2, cu numărul de poziție 11, este notată o conductă de alimentatre cu agent absorbant, ea având o duză de injecție din care agentul absorbant este injectat în fluxul principal de recirculare R. Agentul absorbant este difuzat rapid în lichidul absorbant L și este introdus repede în stratul A cu fază mixtă gaz-lichid. Dacă se dorește, agentul absorbant poate fi alimentat prin mai multe conducte 11. Agentul absorbant poate fi alimentat în fluxul principal de recirculare Rîntr-o poziție de amonte sau aval față de paleta amestecătorului 10.

Duza de injecție a agentului absorbant are, în general, un diametru de

20...100 mm, preferabil 25...75 mm. De preferință, se folosesc mai multe duze, pentru a se obține o dispersare rapidă și uniformă a agentului absorbant în lichidul absorbant L și pentru a se preveni o creștere locală a pH-ului și formarea de depuneri pe pereții țevilor de barbotare. O duză se folosește, preferabil, pentru 20...500 m³, mai bine 30...300 m³ de lichid absorbant L. Agentul absorbant este injectat într-o cantitate de 0,5...20 kgmol/h, preferabil 1...10 kg mol/h, pentru o duză.

□ parte din lichidul absorbant L este evacuată din camera 4 printr-o conductă 13 pentru a menține conținutul de gips din lichidul absorbant sub un nivel prestabilit. Dacă se dorește, o parte din lichidul evacuat poate fi tratat pentru îndepărtarea gipsului, amestecat cu agentul absorbant și reciclat la prima cameră 4 prin conducta 11. Cantitatea de agent absorbant încorporată în lichidul absorbant care se reciclează

350

355

360

365

370

375

380

385

RO 115134 Bl este aleasă, preferabil, astfel încât raportul molar MG/MA dintre gipsul (CaS0₄.2H₂0) conținut în el și agentul absorbant să se situeze în intervalul 0,1...20, mai bine

1... 10, din considerente legate de prevenirea unei creșteri locale a pH-ului în regiunea adiacentă găurilor 8 de injecție a gazului. Se suprimă în special precipitarea unor cristale fine de gips sau a unor cristale fine de CaC0₃. Mai mult decât atât, chiar când se formează asemenea cristale fine, ele cresc sub formă de particule cristaline mari, astfel încât se evită înfundarea găurilor 8 de injecție a gazului sau formarea de depuneri pe peretele țevilor de barbotare.

Dacă se dorește, o parte din lichidul absorbant L poate fi reciclată în camera 5 și pulverizată pentru a răci și spăla gazul rezidual introdus acolo.

Gazul oxidat descris mai sus, alimentat prin conducta 12 este injectat preferabil, în fluxul principal de recirculare /2 într-o poziție de aval față de amestecătorul 10. în stratul A cu fază mixtă gaz-lichid au loc următoarele reacții pentru a fixa sub formă de gips gazul de acid sulfuros conținut în gazul rezidual:

S0₂+CaC0₃+1/2 0₂+H₂0 _ CaS0₄.2 H₂0 1 + C0₂î

Pentru a îmbunătăți rata (gradul) de desulfurare Z, este necesar ca reacția de mai sus să aibă loc, în mod eficient în stratul A cu fază mixtă gaz-lichid. Se preferă ca gazul oxidant să fie introdus în lichidul absorbant L într-o asemenea cantitate, încât raportul molar dintre oxigenul din gazul oxidant și gazul de acid sulfuros din gazul rezidual să fie de 0,5 - 6, mai bine 1 - 5.

în fig.4 se prezintă o altă variantă constructivă a aparatului de desulfurare la care părțile componente similare sunt notate cu aceleași repere numerice de poziție. La această variantă constructivă, spațiul interior al carcasei 2 este împărțit de către o placă despărțitoare 2 într-o primă cameră inferioară 4 și o a doua cameră superioară 5. Prima cameră 4 conține un bazin de lichid absorbant L, astfel încât un spațiu superior B se formează deasupra nivelului de lichid LS al lichidului absorbant L. Un gaz rezidual ce trebuie tratat este introdus printr-un orificiu 6 de admisie a gazului, prevăzut în a doua cameră 5, și injectat în bazinul de lichid absorbant L prin mai multe țevi de barbotare fixate la placa separatoare 3 și printr-o serie de găuri 8 pentru injecție de gaz, aliniate în plan orizontal și formate la partea inferioară a fiecăreia din țevile de barbotare 7.

Gazul rezidual desulfurat prin contact cu lichidul absorbant L circulă apoi în spațiul superior B de deasupra nivelului de lichid LS. De preferință, viteza ascendentă medie a gazului desulfurat din spațiul superior B este de 0,5...5 m/s, mai bine 0,7...4 m/s, în timp ce viteza medie în plan orizontal a gazului desulfurat din spațiul superior B este, preferabil, de 8 m/s sau mai mică, mai bine 6 m/s sau mai mică, în timpul curgerii gazului desulfurat din spațiul superior B, o mare parte din particulele solide și gazoase conținute în el se separă gravitațional și prin ciocnire cu țevile de barbotare 7. Gazul desulfurat din care se separă asemenea particule solide și lichide sunt evacuate prin orificiul de evacuare 9.

în continuare se prezintă un exemplu cu date concrete de ilustrare a prezentei invenții.

Un gaz rezidual care conține 1000 ppm gaz de acid sulfuros a fost tratat în conformitate cu procedeul prezentei invenții, în următoarele condiții:

- Reactor: 13mx13mx10m (înălțime);

- Debit maxim de gaz rezidual: 10000000 m³/oră;

- Intervalul debitului de gaz rezidual: 50...100% (exploatat uniform);

- Gradul de desulfurare, Z: 90%;

RO 115134 Bl

440

- Densitatea gazului rezidual p,: 1,1 kg/m³;

- Densitatea lichidului absorbant p_N: 1100 kg/m³;

- Țeava de barbotare (secțiune transversală circulară):

- Diametrul D_s: 0,15 m

- Distanța dintre țevi de barbotare adiacente 0,15 m;

- Număr: 1390

Gaură pentru injecția de gaz (circulară):

- Diametrul D_H: 0,03 m;

- Număr: 12

- Distanța P dintre găuri adiacente: 0,0393 m;

Distanța medie, L|,: 0,2 m;

Viteza maximă, V_max: 24,2 m/s;

Valoare S: 0,03; Presiune Y: circa 0,28 m.

Tratamentul de desulfurare a fost efectuat cu cheltuieli minime, inclusiv, cheltuielile de construcție, instalație și cheltuieli de exploatare.

Invenția poate fi realizată și în alte forme specifice fără să iasă din limitele conceptului inventiv sau caracteristicile de bază ale acestuia.Prezentele îmbunătățiri trebuie deci considerate ca având numai caracter ilustrativ, în toate privințele, și nu limitativ, scopul invenției fiind indicat în mai mare măsură de către revendicările anexate decât de descrierea precedentă, astfel că toate modificările care se încadrează în înțelesul și limitele de echivalență ale revendicărilor vor fi considerate ca fiind cuprinse de acestea.

Claims

Revendicări

1. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros cuprinzând suflarea unui gaz rezidual într-un bazin de lichid absorbant, agitat, conținut într-un reactor și având un nivel de lichid, suflarea făcându-se printr-o serie de țevi de dispersie a gazului, fiecare din aceste țevi extinzându-se vertical, în jos, de la o placă despărțitoare în lichidul absorbant menționat și având fiecare un perete periferic, lateral, prevăzut cu o serie de găuri pentru injecție de gaz, găuri situate la partea inferioară a acestora, astfel încât gazul rezidual să fie desulfurat prin contact cu lichidul absorbant, iar gazul desulfurat care rezultă este trecut către un spațiu superior, format între placa despărțitoare menționată și nivelul de lichid al respectivului lichid absorbant, caracterizat prin aceea că injecția gazului se efectuează prin niște găuri pentru injecție de gaz, găurile de injecție de gaz ale fiecăreia din țevile de dispersie a gazului sunt efectiv aliniate într-un plan orizontal; iar fiecare două găuri pentru injecție de gaz, ale fiecăreia din respectivele țevi de dispersie a gazului, sunt distanțate una de alta astfel încât, când fiecare din cele două găuri pentru injecție de gaz este privită ca un cerc având aceeași arie ca și aria acesteia, distanța P dintre centrele găurilor de injecție a gazului satisface următoarea condiție:

1,15 < P/D < 6 în care D reprezintă un diametru al unuia din cele două cercuri, care este mai mic decât celălalt; viteza maximă V_max a gazului rezidual care trece prin fiecare din găurile de injecție a gazului este reglată astfel încât sunt satisfăcute următoarele condiții:

Y s 4,5 S

Y < 24 S

0,05 < Y < 1,0

0,005 < S < 0,06

445

450

455

460

465

470

475

480

485

RO 115134 Bl în care Y reprezintă o presiune a gazului rezidual, necesară pentru realizarea desulfurării, și S reprezintă o valoare obținută prin raportul dintre presiunea dinamică a gazului rezidual menționat injectat prin gaura de injecție a gazului, la viteza maximă V_mgx,menționată, și densitatea lichidului absorbant; țevile de dispersie a gazului sunt aranjate astfel încât distanța L, dintre cele mai apropiate două țevi de dispersie satisface următoarea condiție:

1,5 < L,/S < 10,0 în care S are semnificația prezentată mai sus; și găurile de injecție a gazului, ale fiecăreia din țevile de dispersie a gazului sunt amplasate astfel, încât distanța medie dintre nivelul de lichid al lichidului absorbant aflat în starea când nu sunt injectate gaze în el și centrul fiecăreia din găurile de injecție menționate, satisface următoarea condiție;
2 < L_(l/S < 20 în care S are semnificația prezentată mai sus.

2. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că distanța L, minimă menționată se află în intervalul 0,05...0,6m, iar distanța medie menționată L„ se află în intervalul 0,05...0,9 m.
3. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că numita cantitate de lichid absorbant din reactor este reglată astfel încât raportul l_u/S să se afle cuprins în intervalul 2...20.
4. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se suflă aer în lichidul absorbant menționat într-o cantitate astfel încât raportul L„/S să se afle cuprins în intervalul 2...20.
5. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că fiecare din țevile de dispersie a gazului are un diametru echivalent de 25...300 mm și fiecare din găurile de injecție a gazului are un diametru echivalent de 3...100 mm.
6. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că amestecarea lichidului absorbant se face cu unul sau mai multe amestecătoare exploatate la o putere totală de acționare de 0,05...0,2 KW per 1 m³ de lichid absorbant.
7. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că viteza ascendentă medie a gazului rezidual desulfurat menționat în spațiul superior situat deasupra nivelului de lichid absorbant este de 0,5...5 m/s, iar viteza medie în plan orizontal a acestui gaz rezidual desulfurat, în acest spațiu superior este de 8 m/s sau mai mică.
8. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid sulfuros conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că gazul rezidual desulfurat din spațiul superior situat deasupra nivelului de lichid absorbant este introdus prin cel puțin o țeavă verticală, într-o cameră formată în porțiunea superioară a reactorului menționat, și este evacuat din acest reactor printr-un orificiu de evacuare prevăzut în camera respectivă.
9. Procedeu pentru desulfurarea unui gaz rezidual care conține gaz de acid /

RO 115134 Bl sulfuros conform revendicării 9, caracterizat prin aceea că viteza medie în plan

535 orizontal a gazului desulfurat din camera menționată situată în porțiunea superioară a reactorului este de 10 m/s, sau mai mică.