的濕氣體流的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于凈化氣體流的裝置，該氣體流包括以體積計(jì)量的至少0.02％的水、以及CO2和NOX，該裝置包括吸附器，其特征在于，該吸附器包括：腔體(1)；吸附劑(2)，該吸附劑(2)包括在腔體(1)中；碳鋼外殼(3)；不銹鋼內(nèi)殼(4)，在所述內(nèi)殼和所述外殼之間形成在10至100mm寬度之間的空間間隙，其中所述空間間隙與所述腔體所處的壓力相等。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于凈化含有(502和NO x的濕氣體流的裝置
[0001]本發(fā)明涉及一種用于凈化含有0)2和NO x的濕氣體流的裝置并且涉及一種采用此裝置的凈化工藝。
[0002]術(shù)語(yǔ)“濕氣體”理解成意指這樣的氣體，其具有大于30%的、優(yōu)選大于80%的相對(duì)濕度、更優(yōu)選在工作條件下水飽和、或者甚至過(guò)飽和，因?yàn)闅怏w可含有夾帶的液態(tài)水顆粒。
[0003]術(shù)語(yǔ)“含有C02”理解成意指大于20mol%、優(yōu)選大于50mol %、更優(yōu)選地大于80mol% 的 C02含量。
[0004]術(shù)語(yǔ)“含有N0X”理解成意指N0X(或硝酸)的含量大于或等于10ppm(以摩爾計(jì)量)，優(yōu)選大于lOOppm。
[0005]為了減小人類(lèi)排放到大氣中的C02的排放量，已開(kāi)發(fā)出用于捕集給定工藝中所產(chǎn)生的0)2的工藝。從由工藝所產(chǎn)生的氣體中提取出co2、可選地將它凈化并且最終一般將它壓縮以便在管線中運(yùn)輸co2是一個(gè)問(wèn)題。此處理通常需要至少部分地干燥co2。
[0006]從氧燃料燃燒類(lèi)型的工藝所產(chǎn)生的氣體具有高的C02含量，因?yàn)榈獨(dú)庖言谌紵皬目諝庵幸瞥?。這些氣體還含有由燃燒產(chǎn)生的一定百分比的N0X(主要為NO和N02)。這些N0X會(huì)以NO、NO 2的形式且還以由NO轉(zhuǎn)化成NO 2以及NO 2轉(zhuǎn)化成HN0 3所產(chǎn)生的硝酸(HN0 3)的形式進(jìn)入旨在干燥0)2的吸附器，特別是在壓縮和冷卻后發(fā)生凈化的情況下。ΗΝ03由吸附器的吸附劑保持并且NO和勵(lì)2部分地被保持。在吸附器中，加快了 NO轉(zhuǎn)化成勵(lì)2和勵(lì)2轉(zhuǎn)化成ΗΝ03的反應(yīng)并且平衡向著形成HN0 3的方向移動(dòng)。當(dāng)再生吸附劑時(shí)，在之前吸附的NO x的解吸期間，在吸附期間所聚集的水存在的情況下還有形成硝酸的可能性。所述硝酸會(huì)以高濃度在水中發(fā)現(xiàn)。此熱的硝酸具有凝結(jié)在吸附器的、與殼套和再生氣體的出口端平齊的壁上的傾向性，所述壁由于不可避免的熱損失(甚至在先進(jìn)的絕熱條件的情況下)稍冷些。此外，因?yàn)樵偕鷱捻敳肯虻撞堪l(fā)生，酸性液體具有流向干燥器的底部的傾向性，這一般是優(yōu)選的，以便通過(guò)利用重力來(lái)促進(jìn)所述液體的排放。
[0007]然而在由于再生熱而高于環(huán)境溫度的這些溫度下，也會(huì)增加腐蝕動(dòng)力過(guò)程。為了防止與熱的濃縮硝酸的存在相關(guān)聯(lián)的吸附器內(nèi)腐蝕的問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)解決方案是由NAG(硝酸級(jí))類(lèi)型的非腐蝕材料制成吸附器。然而，該解決方案相當(dāng)于將吸附器的成本約乘以3。
[0008]另一已知的解決方案是將一種由耐腐蝕的貴重材料制成的涂層涂敷至殼套的內(nèi)表面，該殼套可由碳鋼制成。該過(guò)程通常稱(chēng)為電鍍。然而，對(duì)于大尺寸的設(shè)備，所述電鍍僅由考慮到所需要的裝置的數(shù)量有限的公司實(shí)施。與電鍍相關(guān)聯(lián)的成本費(fèi)用可大部分地抵消部分地使用較便宜的材料的優(yōu)點(diǎn)。利用此解決方案，需要提防局部腐蝕(端部、與內(nèi)部的連接處)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]一個(gè)可能的改進(jìn)是僅僅電鍍可被腐蝕的殼套的部分。然而，難以真正地確信殼套的一個(gè)部分不會(huì)受到腐蝕(與吸附劑的老化相關(guān)聯(lián)的前部的增進(jìn)、操作條件的修改、液態(tài)水的夾帶、等等)。因此，部分電鍍不會(huì)100%實(shí)現(xiàn)失效保護(hù)。
[0010]因此，所面對(duì)的一個(gè)問(wèn)題是提供一種新穎的凈化裝置，該凈化裝置不受制于材料腐蝕的問(wèn)題，同時(shí)限制了成本的影響。
[0011]本發(fā)明的一個(gè)解決方案為一種用于凈化包括至少0.02% (以體積計(jì)量)的水、C02和NOx的氣體流的裝置，該裝置包括吸附器，其特征在于:
[0012]-腔體1;
[0013]-吸附劑2，該吸附劑2包括在腔體1中；
[0014]-外殼3，該外殼3由碳鋼制成；
[0015]-內(nèi)殼4，該內(nèi)殼4由不銹鋼制成，在所述內(nèi)殼和所述外殼之間形成在10至100mm寬度之間的、優(yōu)選地在20至70mm寬度之間的空間間隙，所述空間間隙與腔體1所處的壓力相等。
[0016]應(yīng)注意的是，雙內(nèi)殼使得能夠保護(hù)吸附器免受腐蝕的影響，同時(shí)碳鋼外殼使得能夠承受壓力(1至60bar)。
[0017]實(shí)際上，內(nèi)殼可由彼此圍繞的多個(gè)殼組成，該多個(gè)殼以幾毫米至幾十毫米的距離分開(kāi)。此系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是利用氣體本身作為絕緣物來(lái)形成非常良好的熱絕緣，所述氣體相對(duì)于固體具有較低的熱導(dǎo)率。
[0018]實(shí)際上，雖然可設(shè)想多層內(nèi)殼，但是具有兩個(gè)殼的解決方案是推薦的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)在殼套和(內(nèi)部的)外殼之間的空間間隙已構(gòu)成非常有效的熱絕緣。此系統(tǒng)(1個(gè)殼套、2個(gè)內(nèi)殼)通常稱(chēng)為“雙充氣間隙”。
[0019]在此情況下，僅最內(nèi)部的殼可由不銹鋼制成，其他一個(gè)或多個(gè)殼例如由碳鋼制成，如吸附器的殼套。
[0020]在內(nèi)殼和外殼(殼套)之間、如在“雙充氣間隙”情況下(2個(gè)充氣間隙通常足夠保證非常好的熱絕緣，但還可設(shè)想的是采用更多的間隙)的兩個(gè)內(nèi)殼之間的間隙在任何時(shí)刻均處在吸附器中起主導(dǎo)作用的壓力下。因此，此單個(gè)或多個(gè)內(nèi)殼除了保持吸附劑以外不具有機(jī)械強(qiáng)度的作用，并且所述單個(gè)或多個(gè)內(nèi)殼的厚度是最小的。
[0021]因此，各個(gè)壁間的空間間隙必須處于充分的氣體連接中，以使得操作壓力的各種變化在增壓和降壓的情況下即刻地在兩側(cè)上起作用?？梢哉f(shuō)，這些氣體空間處于相等的壓力下，但是可以具有幾十毫巴的壓力差，該壓力差取決于操作階段和/或吸附器中的高度，其由于通過(guò)吸附床的壓力損失而產(chǎn)生。
[0022]這種氣體連接在干燥氣體側(cè)完成，以使得沒(méi)有水能夠在由標(biāo)準(zhǔn)材料(不是非腐蝕類(lèi)型)制成的板上冷凝。
[0023]根據(jù)情況，根據(jù)本發(fā)明的裝置可具有一個(gè)或更多個(gè)以下特征:
[0024]-所述空間間隙借助于氣體連接與腔體處于相等的壓力下，該氣體連接在考慮氣體流的路徑時(shí)通向吸附劑2的下游的腔體1中；
[0025]-內(nèi)殼分成至少兩個(gè)內(nèi)殼，所述至少兩個(gè)內(nèi)殼形成雙殼；
[0026]-在兩個(gè)內(nèi)殼中，僅吸附器的最內(nèi)部的內(nèi)殼是由不銹鋼制成的；
[0027]-外殼分成殼套6、在氣體流的入口側(cè)的第一基部5和在氣體流的出口側(cè)的第二基部，并且內(nèi)殼4設(shè)置為與殼套6平齊(即兩者對(duì)應(yīng)地設(shè)置)并且在第一基部5上方延續(xù)(參見(jiàn)圖1)。
[0028]-外殼分成殼套6、在氣體流的入口側(cè)的第一基部5和在氣體流的出口側(cè)的第二基部，雙內(nèi)殼設(shè)置為與殼套平齊，并且在第一基部5上電鍍形成不銹鋼板7 (參見(jiàn)圖2)。在此示例中，所述不銹鋼板焊接至吸附器的下基部并且部分地用作吸附劑的支承件。采用此解決方案，電鍍限制在設(shè)備的一部分，因此減小了生產(chǎn)的成本。
[0029]-所述吸附器包括分離罐8，該分離罐與第一基部相集成或接合，以使得能夠?qū)⑺嵝岳淠号c在待凈化的氣體流的入口側(cè)上離開(kāi)的氣體分離，并且所述吸附器還包括用于排出脫去其冷凝液的所述氣體的出口管(參見(jiàn)圖3)。
[0030]-所述吸附器包括作為吸附劑的硅膠。
[0031]-所述裝置的管道是可腐蝕的。
[0032]應(yīng)注意的是，在吸附器包括與殼套平齊的雙內(nèi)殼且不銹鋼板覆蓋下基部的情況下，不銹鋼保護(hù)部分確保在雙殼和下基部之間的連續(xù)性。
[0033]本發(fā)明的另一主題為一種用于凈化包括至少0.02% (以體積計(jì)量)的水、0)2和NOx的氣體流的方法，該方法采用根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中所述吸附器進(jìn)行凈化循環(huán)，該凈化循環(huán)包括吸附步驟和采用再生氣體的再生步驟，并且其特征在于，在再生步驟期間在吸附器中存在硝酸和液態(tài)水。
[0034]優(yōu)選地，將硝酸和水經(jīng)由分離罐從裝置中排出。具體地，雙殼和/或不銹鋼板會(huì)使得水和酸能夠流至出口管和分離罐。
[0035]再生步驟優(yōu)選在高于150°C的溫度執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1.一種用于凈化氣體流的裝置，所述氣體流包括以體積計(jì)量的至少0.02%的水并包括0)2和NO x，該裝置包括吸附器，其特征在于，該吸附器包括: -腔體⑴； -吸附劑(2)，該吸附劑(2)容納在腔體⑴中； -外殼⑶，該外殼⑶由碳鋼制成； -內(nèi)殼(4)，該內(nèi)殼(4)由不銹鋼制成，并且在所述內(nèi)殼和所述外殼之間形成寬度在1mm和10mm之間的空間間隙，所述空間間隙與所述腔體所處的壓力相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空間間隙借助于氣體連接與腔體處于相等的壓力，所述氣體連接在考慮氣體流的路徑的情況下通向處于吸附劑下游的腔體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)殼(4)分為至少兩個(gè)內(nèi)殼，所述至少兩個(gè)內(nèi)殼形成雙殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，在兩個(gè)內(nèi)殼中，僅吸附器的最內(nèi)部的內(nèi)殼是由不銹鋼制成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: -外殼(3)分為殼套￠)、在氣體流的入口側(cè)的第一基部(5)和在氣體流的出口側(cè)的第二基部，并且 -內(nèi)殼(4)與殼套平齊地設(shè)置并且在第一基部上方延續(xù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: -外殼(3)分為殼套￠)、在氣體流的入口側(cè)的第一基部(5)和在氣體流的出口側(cè)的第二基部，并且 -內(nèi)殼(4)與所述殼套(6)平齊地設(shè)置，并且 -在第一基部(5)上電鍍形成有不銹鋼板。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述吸附器包括分離罐(8)，該分離罐與第一基部(5)相集成或接合，以使得能夠?qū)⑺嵝岳淠号c在待凈化的氣體流的入口側(cè)離開(kāi)的氣體分離，并且所述吸附器還包括用于排出脫去其冷凝液的所述氣體的出口管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述吸附器包括作為吸附劑(2)的硅膠。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置的管道是可腐蝕的。
10.一種用于凈化氣體流的凈化方法，所述氣體流包括以體積計(jì)量至少0.02%的水并包括0)2和NO x，該凈化方法采用根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述吸附器進(jìn)行凈化循環(huán)，該凈化循環(huán)包括吸附步驟和使用再生氣體的再生步驟，其特征在于，在再生步驟期間在吸附器中存在硝酸和液態(tài)水。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的凈化方法，其特征在于，硝酸和液態(tài)水經(jīng)由分離罐(8)從裝置中排出。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的凈化方法，其特征在于，所述再生步驟在高于150°C的溫度下執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】B01D53/04GK104507550SQ201380038970
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】C·薩姆盧斯基, C·莫內(nèi)羅, S·艾米, M·萊克勒克, T·吉斯博爾特 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開(kāi)發(fā)液化空氣有限公司