СПОСОБ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ И ДЕНИТРАЦИИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА И УСТРОЙСТВО Российский патент 2019 года по МПК B01D53/04 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет заявки на патент Китая № 201610507680.5 под названием «СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ И ДЕНИТРАЦИИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА», поданной в Государственное ведомство по интеллектуальной собственности Китая 30 июня 2016 года, полное содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Настоящее изобретение относится к устройству десульфуризации и денитрации отходящего газа и способу десульфуризации и денитрации отходящего газа с использованием активированного угля. В частности, настоящее изобретение относится к устройству десульфуризации и денитрации отходящего газа, причем газоотводная камера десорбционной колонны разделена на две, или три, или большее количество газоотводных камер, и относится к области техники, касающейся обработки отходящего газа, полученных из процессов спекания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Технология обработки отходящего газа с использованием активированного угля имеет свою историю исследований и применений на протяжении более 50 лет, а ранее проведенные исследования и применения технологии в основном сосредоточены в Германии, Японии, США и других странах. Немецкая компания BF (теперь компания DMT) разработала технологию десульфуризации Reinluft в 1957 году, в то время как Япония начала проводить исследования способов десульфуризации с использованием активированного угля в середине 60-х годов, а немецкая компания Lurgi также провела разработку технологии десульфуризации отходящего газа с использованием воды для промывки активированного угля. С развитием и доработкой технологии десульфуризации отходящего газа с использованием активированного угля в зарубежных странах были разработаны различные способы, такие как метод BF, метод Reinluft и метод Lurgi в Германии, метод Hitachi и метод Sumitomo в Японии и метод Westraco в Соединенных Штатах.

[0004] Для промышленных отходящего газа, в особенности для отходящего газа агломерационных установок в сталелитейной промышленности, идеальным является использование устройства и технологии десульфуризации и денитрации, которая включает адсорбционную колонну с активированным углем и десорбционную колонну. В устройстве десульфуризации и денитрации, включающем адсорбционную колонну с активированным углем и десорбционную колонну (или регенерационную колонну), адсорбционную колонну с активированным углем используют для адсорбции загрязняющих веществ, включая оксиды серы, оксиды азота и диоксин, из отходящего газа или выхлопных газов газ (в частности, отходящего газа агломерационных установок в сталелитейной промышленности), а десорбционную колонну используют для тепловой регенерации активированного угля.

[0005] Десульфуризация с использованием активированного угля показывает высокую степень десульфуризации и может одновременно осуществлять денитрацию, удаление диоксинов и удаление пыли без образования сточных вод и отходов и, таким образом, является перспективным методом очистки отходящего газа. Активированный уголь может быть регенерирован при высокой температуре, и при температуре выше 350°C загрязняющие вещества, такие как оксиды серы, оксиды азота, диоксины и т.п., адсорбированные на активированном угле, быстро десорбируются или разлагаются (диоксид серы десорбируется, а оксиды азота и диоксин разлагаются). При увеличении температуры скорость регенерации активированного угля еще более возрастает, так что время регенерации сокращается. Предпочтительно, температуру регенерации активированного угля в десорбционной колонне в общем случае поддерживают на уровне приблизительно 430°C, поэтому идеальная температура десорбции (или температура регенерации) равна, например, от 390°C до 450°C и, более предпочтительно, от 400 до 440°C.

[0006] Обычный способ десульфуризации с использованием активированного угля показан на фигуре 1. Отходящий газ вводят в адсорбционную колонну с помощью нагнетательного вентилятора, смешанную газовую смесь аммиака и воздуха подают в колонну на входе в колонну, чтобы улучшить эффективность удаления NO_x, а очищенный отходящий газ поступает в выпускную трубу для сброса отходящего газа установки агломерации. Активированный уголь добавляют в адсорбционную колонну через верхнюю часть колонны, и он движется вниз как под действием силы тяжести, так и с помощью разгрузочного устройства на дне колонны. Активированный уголь, поступающий из десорбционной колонны, транспортируется в адсорбционную колонну с помощью конвейера для активированного угля, насытившийся активированный уголь с адсорбированными загрязняющими веществами выгружается со дна адсорбционной колонны, и выгруженный активированный уголь транспортируется в десорбционную колонну с помощью конвейера для активированного угля, с целью регенерации активированного угля.

[0007] Технология очистки с использованием активированного угля имеет свои особенности, заключающиеся в том, что десульфуризацию и денитрацию можно осуществлять одновременно, при десульфуризации и денитрации можно проводить утилизацию побочных продуктов, адсорбент можно повторно использовать, а эффективность десульфуризации и денитрации является высокой, так что она представляет собой весьма перспективную интегрированную технологию десульфуризации и денитрации. В устройстве десульфуризации и денитрации, включающем абсорбционную колонну с активированным углом и десорбционную колонну (или колонну регенерации), абсорбционная колонна с активированным углем используется для адсорбции загрязняющих веществ, включая оксиды серы, оксиды азота и диоксины, из отходящего газа или отработавшего газа (в частности, отходящего газа из агломерационных установок в сталелитейной промышленности), а десорбционная колонна используется для термической регенерации активированного угля.

[0008] Технология очистки с использованием активированного угля одновременно осуществляет функции десульфуризации и денитрации, а основные устройства включают адсорбционную колонну, регенерационную колонну и устройство подачи активированного угля. По сравнению с NO_x, SO₂ легче удаляется, и в обычных случаях набор десорбционных колонн может обеспечить степень десульфуризации вплоть до 90%, однако степень денитрации ниже.

[0009] В общем случае технология очистки с использованием активированного угля имеет ту особенность, что степени десульфуризации и денитрации высоки, можно осуществить утилизацию побочных продуктов, а активированный уголь может быть рециклирован для повторного использования и т.п., а принцип десульфуризации и денитрации может быть описан следующим образом:

в адсорбционной колонне часть SO₂ в отходящем газе адсорбируется активированным углем, а другая часть SO₂, а именно SO₂ на поверхности активированного угля, окисляется и адсорбируется с образованием серной кислоты в соответствии с уравнением:

в случае, когда небольшое количество аммиака распыляют в отходящий газ или адсорбционную колонну, адсорбция SO₂ может быть ускорена в соответствии с уравнением:

Однако для достижения эффекта денитрации одновременно в процессе десульфуризации обычно на входе отходящего газа в адсорбционной колонне распыляется большее количество аммиака, чтобы одновременно удовлетворить требования по количеству аммиака как для десульфуризации, так и для денитрации. Уравнение денитрации:

Между тем в адсорбционной колонне также протекает следующая побочная реакция:

[0010] В общем случае скорости реакций SO₂ и NH₃ выше, чем скорости реакций NO и NH₃. Кроме того, SO₃, HF и HCl в отходящем газе могут также реагировать с NH₃.

[0011] Функция десорбционной колонны заключается в высвобождении SO₂, адсорбированного активированным углем, и при температуре выше 400°C и при определенной продолжительности пребывания в колонне может быть разложено более 80% диоксина. Активированный уголь можно повторно использовать после охлаждения и квалификации. Высвобожденный SO₂ можно использовать для получения серной кислоты и т.п., активированный уголь после десорбции доставляется в адсорбционную колонну транспортирующим устройством, с целью повторного использования для адсорбции SO₂, NO_x и т.п.

[0012] NO_x и аммиак участвуют в реакциях селективного каталитического восстановления (SCR), селективного некаталитического восстановления (SNCR) и т.п. в адсорбционной колонне и десорбционной колонне, так что NO_x удаляется. При прохождении через адсорбционную колонну пыль адсорбируется активированным углем и отделяется с помощью вибрационного сита на дне десорбционной колонны, а порошок активированного угля, полученный после просеивания, направляется в зольный бункер, а затем может быть направлен в доменную печь или агломерационную установку в качестве топлива.

[0013] Когда активированный уголь используется для очистки отходящего газа, то для повышения эффективности очистки, отходящий газ можно заставить пройти сквозь несколько многоярусных слоев активированного угля. Расположение многоярусных слоев активированного угля в основном разделяют на вертикальную структуру и фронтально-тыльную структуру, как показано на фигуре 2. Ярусы в колонне представляют собой совокупность слоев активированного угля, и активированный уголь равномерно перемещается вниз под действием силы тяжести. В направлении потока отходящего газа активированный уголь, первым контактирующий с отходящим газом, адсорбирует больше загрязняющих веществ в отходящем газе и выгружается вместе с активированным углем из задней части, в результате чего активированный уголь в задней части выводится из колонны, не насытившись путем адсорбции, или же активированный уголь в передней части все еще остается в колонне, уже насытившись за счет адсорбции, и не оказывает очищающего эффекта на отходящие газы.

[0014] Металлургическая промышленность внесла важный вклад в развитие индустриализации и урбанизации в нашей стране. Однако в то же время металлургическая промышленность имеет низкий уровень защиты окружающей среды и относительно высокий уровень выбросов загрязняющих веществ на единицу продукции, что серьезно ограничивает общую конкурентоспособность черной металлургии. С целью контроля выбросов загрязняющих веществ, Национальное министерство охраны окружающей среды разработало «Стандарт выбросов загрязнителей воздуха для процессов агломерации и гранулирования в металлургической промышленности», указав, что с 1 января 2015 года процессы агломерации и гранулирования на существующих предприятия черной металлургии должны применять следующие предельные уровни выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: SO₂ 200 мг/м³, NO_x 300 мг/м³, диоксины 0,5 нг выхлопных газов/м³. Можно видеть, что контроль загрязнения воздуха в черной металлургии улучшился от первоначального простого обеспыливания до десульфуризации с одновременным контролем множества загрязняющих веществ, таких как SO₂, NO_x, диоксины и т.д. Сейчас отечественная технология десульфуризации дорабатывается, тогда как процессы денитрации и удаления диоксинов все еще находятся на начальной стадии развития. В национальной компании Shanghai Clear Science & Technology была внедрена технология с использованием активированного кокса в цветной металлургии и в котлах с угольной топкой, конструктивный стиль и принципы работы которых соответствуют требованиям Sumitomo Group.

[0015] Технология очистки отходящего газа с использованием активированного угля (кокса) представляет собой технологию сухой обработки отработавших газов, которая позволяет экономить воду, осуществлять десульфуризацию, денитрацию, удалять диоксины, удалять тяжелые металлы, удалять пыль и удалять следы других вредных отходящего газа (например, HCl, HF, SO₃ и т.п.) и может осуществлять рециклирование вторичных источников серы, которых в нашей стране не хватает (источники с большим содержанием SO₂ могут быть использованы для производства серной кислоты и т.п.).

[0016] На фигуре 2 показано устройство активированной адсорбции японской компании Sumitomo Group: слои из активированного угля в колонне разделены на три камеры, активированный уголь в каждой камере равномерно перемещается вниз под действием силы тяжести и в направлении потока отходящего газа, при этом активированный уголь в передней камере, который первым контактирует с отходящим газом, поглощает из отходящего газа больше загрязняющих веществ, а слои активированного угля в средней камере и задней камере последовательно поглощают загрязняющие вещества в отходящем газе, при этом управление скоростью вращения разгрузочного клапана на дне слоя активированного угля позволяет регулировать скорость выгрузки активированного угля, и тем самым достигается эффект очистки отходящего газа.

[0017] На фигуре 3 показано устройство активированной адсорбции компании Shanghai Clear Science & Technology: слои активированного угля в колонне являются цельными, многоуровневая структура слоев активированного угля в основном разделена на вертикальные структуры, и активированный уголь равномерно движется вниз под действием силы тяжести. В направлении потока отходящего газа активированный уголь, впервые контактирующий с отходящим газом, поглощает больше загрязняющих веществ из отходящего газа и выгружается вместе с хвостовым активированным углем, в результате чего хвостовой активированный уголь выгружается из колонны, не насытившись за счет адсорбции, или же головной активированный уголь все еще остается в колонне после насыщения путем адсорбции и не оказывает очищающего эффекта на отходящие газы.

[0018] Поскольку концентрация вредных ингредиентов в отходящих газах постепенно возрастает сверху вниз после того, как исходные отходящие газы входят в адсорбционную колонну и очищаются в адсорбционной колонне, необходимо использовать обычные методы и устройства для направления всего отходящего газа в адсорбционную колонну следующей стадии, тем самым не только увеличивая капитальные затраты и эксплуатационные расходы, но и дополнительно увеличивая трудоемкость технического обслуживание и ремонта оборудования.

[0019] Чтобы сохранить капитальные затраты и эксплуатационные расходы, необходимо использовать более подходящий способ очистки и устройства с использованием активированного угля.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕНИЯ

[0020] С учетом вышеуказанных недостатков и проблем, авторы настоящего изобретения провели интенсивные исследования и обнаружили, что концентрация загрязняющих веществ в отходящих газах (верхних отходящих газах), поступающих в выпускную камеру из средней и верхней частей слоя активированного угля в адсорбционной колонне является очень низкой (на уровне частей на миллион), и часто удовлетворяет требованиям к выбросам или нормам содержания токсичных веществ в отработавших газах, или же эту часть отходящего газа подвергают отдельной обработке.

[0021] Очистка отходящего газа в соответствии с настоящим изобретением основана на все более ужесточающихся требованиях к защите окружающей среды, которые касаются очистки отходящего газа, с целью удовлетворения более высоких требований, и весь отходящий газ должен пройти вторую стадию обработки. Предлагаемая технология основана на том, что концентрация вредных ингредиентов в отходящих газах постепенно возрастает сверху вниз после первой стадии обработки отходящего газа в устройстве очистки отходящего газа (поскольку активированный уголь (кокс), поступающий в верхнюю частью очистительного устройства, представляет собой активированный уголь (кокс), который был подвергнут активации в десорбционной колонне, причем активированный уголь (кокс) движется сверху вниз, и количество вредных ингредиентов в отходящем газе, адсорбированных активированным углем (кокс), увеличивается, так что адсорбционная способность активированного угля (кокса) уменьшается, при этом концентрация вредных ингредиентов в выбрасываемом отходящем газе становится выше), а часть отходящего газа, содержащего вредные ингредиенты, количество которых превышает требования норм содержания токсичных веществ, извлекается для входа в устройство второй ступени очистки отходящего газа или возвращается в адсорбционную колонну первой ступени, в то время как часть отходящего газа, отвечающая требованиям к выбросам после первой стадии обработки, выбрасывается непосредственно в атмосферу через дымоход.

[0022] В способе и устройстве по настоящему изобретению газоотводную камеру адсорбционной колонны разделяют на два слоя или большее количество слоев, расположенных сверху и вниз, а количество отходящего газа, поступающего в адсорбционную колонну следующей ступени, регулируют в соответствии с концентрацией вредных ингредиентов в отводимом отходящем газе таким образом, что количество отходящего газа, поступающего на следующую ступень, может быть уменьшено на 30-50%, а способность нагнетательного вентилятора и адсорбционной колонны второй ступени может быть уменьшена, тем самым снижаются инвестиционные и эксплуатационные расходы. Кроме того, устраняется проблема традиционной технологии, заключающаяся в том, что очищенный отходящий газ в средней и верхней частях газоотводной камеры и отходящий газ в нижней части, содержащий загрязняющие вещества, смешиваются друг с другом.

[0023] Во время процесса, когда отходящий газ поступает в адсорбционную колонну и проходит через слой активированного угля, вредные ингредиенты в отходящем газе очищаются, поскольку активированный уголь перемещается сверху вниз в адсорбционной колонне и активированный уголь в верхней части имеет более высокую адсорбционную способность, а по мере движения активированного угля (кокса) вниз, количество адсорбированных вредных ингредиентов увеличивается, так что адсорбция и очищающая способность активированного угля уменьшается, а количество вредных ингредиентов в очищаемом отходящем газе постепенно возрастает, поэтому требования к выбросам отходящего газа не могут быть удовлетворены после смешивания и усреднения отходящего газа в верхней и нижней части колонны. Верхний отходящий газ, имеющий низкую концентрацию, который может соответствовать стандартам на выбросы, может быть выгружен непосредственно, а отходящий газ в нижней части колонны, содержание примесей в котором превышает требования стандартов, возвращается для очистки на вход газа в адсорбционную колонну или поступает для очистки во вторую адсорбционную колонну.

[0024] Объектом настоящего изобретения является разработка устройства нового типа для десульфуризации и денитрации отходящего газа, где газоотводная камера адсорбционной колонны разделена на два слоя или большее количество слоев, расположенных сверху внизу. Время пребывания активированного угля в слоях активированного угля регулируют путем регулирования выпускного клапана (5) в нижней части слоев адсорбционной колонны таким образом, чтобы содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, отводимом из верхнего слоя или средне-верхнего слоя газоотводной камеры, гарантированно находилось в диапазоне, соответствующем требованиям или законам и законодательствам. Т.е. содержание загрязняющих веществ ниже установленного предельного значения.

[0025] Предлагается устройство десульфуризации и денитрации отходящего газа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, включающее адсорбционную колонну первой ступени (T1) и колонну регенерации активированного угля (или десорбционную колонну) (T3), причем адсорбционная колонна первой ступени (T1) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны первой ступени (T1), камеру для ввода газа (3), трубопровод для транспортирования исходного отходящего газа, т.е. первый трубопровод для отходящего газа (L1), ведущий к камере для ввода газа (3), выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, выпускной клапан (5) на дне слоев активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру (а, b), при этом газоотводная камера разделена на верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), второй трубопровод для отходящего газа (L2), предназначенный для отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (a), сообщается с выпускной трубой, и третий трубопровод для отходящего газа (L3), предназначенный для отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), возвращается в верхнюю часть камеры для ввода газа (3) и сходится или присоединяется к исходному трубопроводу для подачи отходящего газа, т.е. к первому трубопроводу для отходящего газа (L1).

[0026] Предпочтительно, предлагается адсорбционная колонна первой ступени (Т1) с одним слоем активированного угля, двумя слоями активированного угля или с большим количеством слоев активированного угля (А, В, С), предпочтительно, с 2-5 слоями.

[0027] В общем случае отношение высоты верхней газоотводной камеры (а) и нижней газоотводной камеры (b) в вертикальном направлении равно 0,7-1,3:1, предпочтительно, 0,8-1,2:1, предпочтительно, 0,9-1,1:1, например, 1: 1.

[0028] В общем случае два или больше слоев активированного угля образуются путем разделения пористой пластиной.

[0029] В общем случае высота адсорбционной колонны первой ступени (Т1) равна 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м.

[0030] В общем случае колонна десорбции активированного угля (Т3) снабжена зоной нагрева в верхней части, буферной зоной в средней части и зоной охлаждения в нижней части, при этом трубопровод для входа обогревающего газа (L1a) и трубопровод для выхода обогревающего газа (L1b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны нагрева в верхней части колонны, а трубопровод для входа охлаждающего газа (L2a) и трубопровод для выхода охлаждающего газа (L2b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны охлаждения в нижней части колонны, и трубопровод для транспортировки кислотного газа (L3a), отходящий из боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (T3), присоединен к системе получения кислоты. Предпочтительно, ответвляющийся патрубок (L3a') для обогревающего газа отходит от начального конца (или переднего конца) трубопровода для подачи кислотного газа (L3a), а другой конец патрубка для обогревающего газа (L3a') соединен с трубопроводом для подачи обогревающего газа (L1a) или соединен с трубопроводом для выхода обогревающего газа (L1b), при этом ответвляющийся патрубок (L3a') для обогревающего газа служит в качестве ответвляющегося патрубка, ответвляющегося от трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или ответвления, отходящего от трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b).

[0031] Предпочтительно, адсорбционная колонна первой ступени (Т1) может быть использована таким образом, чтобы две или несколько адсорбционных колонн располагались рядом друг с другом. Газоотводные камеры паратактических адсорбционных колонн первой ступени, предпочтительно, разделены на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b) или три камеры разделены на верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), соответственно, т.е. газоотводные камеры могут быть разделены на два яруса или три яруса, и, более предпочтительно, отходящие газы, выпускаемые из камер одного и того же яруса, можно объединять или сливать друг с другом.

[0032] Устройство десульфуризации и денитрации отходящего газа согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, включает:

1) адсорбционную колонну первой ступени (Т1) и адсорбционную колонну второй ступени (Т2), преимущественно, соединенные последовательно, при этом, высота адсорбционной колонны и высота (Т2) соответственно и независимо равны, например, 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м; а также

2) колонну регенерации активированного угля (или десорбционную колонну) (T3),

где адсорбционная колонна первой ступени (T1) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны (T1), камеру для ввода газа (3), трубопровод для транспортирования исходного отходящего газа, т.е. первый трубопровод для отходящего газа (L1), ведущий к камере для ввода газа (3), выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, разгрузочный клапан (5) на дне слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру, и

адсорбционная колонна второй ступени (T2) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны (Т2), камеру для ввода газа (3'), трубопровод для транспортирования исходного отходящего газа, т.е. третий трубопровод для отходящего газа (L3), ведущий к камере для ввода газа (3'), выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, разгрузочный клапан (5) на дне слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру (9),

где газоотводная камера адсорбционной колонны первой ступени (Т1) разделена на верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), второй трубопровод для отходящего газа (L2), предназначенный для отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (а), сообщается с трубой для отвода газа, третий трубопровод для отходящего газа (L3), предназначенный для отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), сообщается с камерой для ввода газа (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2) и, необязательно, четвертый трубопровод для отходящего газа (L4), предназначенный для отвода отходящего газа из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), сходится или соединяется со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2), а затем ведет к трубе для выброса газа; или

газоотводная камера адсорбционной колонны первой ступени (Т1) разделена на верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), где второй трубопровод для отходящего газа (L2), предназначенный для отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (a), сообщается с трубой для выброса газа, третий трубопровод для отходящего газа (L3), предназначенный для отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), соединяется с газоотводной камерой (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2), пятый трубопровод для отходящего газа (L5), предназначенный для отвода отходящего газа из средней газоотводной камеры (с), сообщается со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2) и третьим трубопроводом для отходящего газа (L3) через переключающий клапан клапан (10), соответственно и необязательно, четвертый трубопровод для отходящего газа (L4), предназначенный для отвода отходящего газа из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), сходится или соединяется со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2), а затем ведет к трубе для выброса газа.

[0033] В настоящем изобретении адсорбционная колонна первой ступени (Т1) может быть использована таким образом, что две или несколько адсорбционных колонн располагаются рядом друг с другом, а адсорбционная колонна второй ступени (Т2) также может быть использована таким образом, что две или несколько адсорбционных колонн располагаются рядом друг с другом; предпочтительно газоотводные камеры паратактических адсорбционных колонн первой ступени (Т1) разделены на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (а, b) или же три камеры разделены на верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), соответственно, т.е. газоотводные камеры могут быть разделены на два яруса или три яруса и, более предпочтительно, трубопроводы, транспортирующие отходящий газ из камер одного и того же яруса в разных адсорбционных колоннах, могут быть объединены или присоединены друг к другу, и затем отходящий газ поступает на следующую стадию. В том случае, когда адсорбционная колонны первой ступени (Т1) симметричного типа с двойной колонной имеет две или больше паратактических адсорбционных колонн первой ступени (Т1), газоотводная камера каждой из паратактических симметричных двойных колонн, служащих в качестве первой адсорбционной колонны первой ступени (T1), разделена на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b) или же три камеры разделены на верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), соответственно, т.е. газоотводные камеры разделены на два яруса или три яруса, более предпочтительно, трубопроводы, транспортирующие отходящий газ из камер одного и того же яруса в разных адсорбционных колоннах, могут быть объединены или соединены друг с другом, а затем отходящий газ поступает на следующую стадию.

[0034] В общем случае адсорбционная колонна первой ступени (Т1) и адсорбционная колонна второй ступени (Т2) соответствующим образом снабжены слоем активированного угля, двумя слоями активированного угля или несколькими слоями активированного угля (А, В, C) и, предпочтительно, 2-5 слоями.

[0035] В общем случае, формируют два или несколько слоев активированного угля за счет разделения пористой пластиной.

[0036] В общем случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), отношение высоты верхней газоотводной камеры (а) и нижней газоотводной камеры (b) в вертикальном направлении равно 0,7-1,3:1, предпочтительно, 0,8-1,2:1, предпочтительно, 0,9-1,1:1, например 1:1; а в том случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), отношение высоты верхней газоотводной камеры (а) к нижней газоотводной камере (b) в вертикальном направлении равно 0,5-1,0:0,5-1,0:0,8-1, предпочтительно, 0,6-0,9:0,6-0,9:0,8-1 и, предпочтительно, 0,7-0,8:0,7-0,8:0,8-1.

[0037] В общем случае, колонна десорбции активированного угля (Т3) имеет зону нагрева в верхней части, буферную зону в средней части и зону охлаждения в нижней части, трубопровод для входа обогревающего газа (L1a) и трубопровод для выхода обогревающего газа (L1b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны нагрева в верхней части колонны, трубопровод для входа охлаждающего газа (L2a) и трубопровод для выхода охлаждающего газа (L2b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны охлаждения в нижней части колонны, а трубопровод для транспортировки кислотного газа (L3a), отведенный из боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (T3), присоединен к системе получения кислоты. Ответвляющийся патрубок (L3a') для обогревающего газа, предпочтительно, ответвляется от начального конца (или переднего конца) трубопровода для подачи кислотного газа (L3a), а другой конец (например, через клапан) патрубка для обогревающего газа (L3a') сообщается с трубопроводом для входа обогревающего газа (L1a) и/или сообщается с трубопроводом для выхода обогревающего газа (L1b), так что ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') служит в качестве ответвления, отходящего от трубопровода для входа обогревающего газа (L1a), или ответвления, отходящего от трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b).

[0038] Адсорбционная колонна первой ступени (T1) и адсорбционная колонна второй ступени (T2) имеют одинаковую или разную конструкцию и размеры.

[0039] В общем случае, высота адсорбционной колонны (Т1) и высота адсорбционной колонны (Т2) соответствующим образом и независимо равна, например, 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м.

[0040] В общем случае, в устройствах по первому варианту осуществления и по второму варианту осуществления настоящего изобретения колонна десорбции активированного угля (Т3) имеет зону нагрева в верхней части, буферную зону в средней части и зону охлаждения в нижней части, трубопровод для входа обогревающего газа (L1a) и трубопровод для выхода обогревающего газа (L1b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны нагрева в верхней части колонны, трубопровод для входа охлаждающего газа (L2a) и трубопровод для выхода охлаждающего газа (L2b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны охлаждения в нижней части колонны, трубопровод для подачи кислотного газа (L3a), отходящий от боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (Т3), соединен с системой получения кислоты.

[0041] Предпочтительно, ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') ответвляется от начального конца (или переднего конца) трубопровода для подачи кислотного газа (L3a), а другой конец патрубка для обогревающего газа (L3a') связан (например, через клапан) с трубопроводом для входа обогревающего газа (L1a) или с трубопроводом для выхода обогревающего газа (L1b), так что ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') служит в качестве ответвления, отходящего от трубопровода для входа обогревающего газа (L1a), или ответвления, отходящего от трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b).

[0042] В общем случае, после обработки отходящего газа в адсорбционной колонне первой ступени (Т1) часть исходного отходящего газа (например, 20-60% исходного отходящего газа, предпочтительно, 30-50% исходного отходящего газа) соответствует нормам содержания токсичных веществ в отработавших газах и может быть выпущена напрямую, поэтому количество адсорбционных колонн первой ступени (Т1) превышает количество адсорбционных колонн второй ступени (Т2). В общем случае, количество адсорбционных колонн первой ступени (Т1) равно 2-8, предпочтительно, 3-6, более предпочтительно 4-5; а количество адсорбционных колонн второй ступени (Т2) равно 1-6, предпочтительно, 2-5, более предпочтительно 3-4. Например: количество адсорбционных колонн первой ступени (T1) равно 4, а количество адсорбционных колонн второй ступени (T2) равно 2.

[0043] Предлагается способ десульфуризации и денитрации отходящего газа с использованием устройства для десульфуризации и денитрации отходящего газа по первому варианту осуществления настоящего изобретения в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом способ включает следующие стадии:

I) стадии десульфуризации и денитрации: исходный отходящий газ транспортируется в камеру для ввода газа (3) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), затем последовательно проходит через один или несколько слоев активированного угля в адсорбционной колонне первой ступени (Т1), отходящий газ контактирует с активированным углем, порциями добавляемым через верхнюю часть адсорбционной колонны первой ступени (Т1), загрязняющие вещества (такие как оксиды серы, оксиды азота, пыль, диоксины и т.п.), содержащиеся в отходящем газе, удаляются или частично удаляются активированным углем; затем отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), отходящий газ, выпускаемый из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (T1), передается в трубу для выброса газа через второй трубопровод отходящего газа (L2), отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), транспортируется обратно и объединяется с исходным отходящим газом в первом трубопроводе для отходящего газа (L1) посредством третьего трубопровода для отходящего газа (L3), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружается из днища адсорбционной колонны первой ступени (Т1); предпочтительно, одновременно с вышеуказанными стадиями разбавленный аммиак подается в трубопровод для ввода отходящего газа (L1) адсорбционной колонны первой ступени (Т1) и необязательно подается в адсорбционную колонну первой ступени (Т1).

[0044] Вышеуказанный способ, предпочтительно, дополнительно включает следующие стадии:

II) стадии десорбции активированного угля: активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, переносят со дна адсорбционной колонны первой ступени (Т1) в зону нагрева колонны десорбции активированного угля (Т3), имеющей зону нагрева в верхней части и зону охлаждения в нижней части, с целью десорбции и регенерации активированного угля, затем подвергнутый десорбции и регенерированный активированный уголь поступает вниз через зону охлаждения и выгружается из днища десорбционной колонны (Т3); при этом азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) во время процесса десорбции, необязательно, азот в то же самое время подают в нижнюю часть десорбционной колонны (Т3) через второй трубопровод для подачи азота; и азот, подаваемый в десорбционную колонну (Т3), переносит газообразные загрязняющие вещества, десорбированные путем тепловой десорбции из активированного угля, включая SO₂ и NH₃, из секции в средней части между зоной нагрева и зоной охлаждения, а затем их транспортируют в систему получения кислоты через трубопровод кислотного газа (L3a).

[0045] Предпочтительно, время пребывания или скорость перемещения активированного угля в слоях активированного угля в адсорбционной колонне регулируют путем регулирования скорости вращения или степени открытия выпускного клапана (4) в нижней части нижнего слоя в адсорбционной колонне первой ступени (Т1) таким образом, чтобы гарантировать, что содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны, находится в пределах, соответствующих требованиям или законодательным актам и нормативным документам. Таким образом, их содержание ниже установленного предельного значения.

[0046] Кроме того, предпочтительно, до начала проведения стадий десорбции активированного угля или до того, как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, транспортируют из трубопровода кислотного газа (L3a) в систему получения кислоты, ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') используют для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), позволяя обогревающему газу проходить через трубопровод кислотного газа (L3a), с целью предварительного нагрева трубопровода кислотного газа (L3a) (например, для предварительного нагрева до температуры 250-450°C, предпочтительно, 280-400°C и, более предпочтительно, 320-360°C).

[0047] Более предпочтительно, после завершения стадий десорбции активированного угля или после того, как останавливают подачу газообразных загрязняющих веществ (т.е. кислотных газов), включая SO₂ и NH₃, через трубопровод кислотного газа (L3a), ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') немедленно используют для отвода обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), позволяя обогревающему газу продуть трубопровод кислотного газа (L3a) с тем, чтобы удалить кислотный газа, оставшийся в трубопроводе кислотного газа.

[0048] Предлагается способ десульфуризации и денитрации отходящего газа, использующий устройство для десульфуризации и денитрации отходящего газа по второму варианту осуществления настоящего изобретения, в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом способ включает следующие стадии:

I) стадии десульфуризации и денитрации:

1) исходные отходящие газы транспортируются в камеру для ввода газа (3) адсорбционной колонны первой ступени (Т1) через первый трубопровод для отходящего газа (L1), а затем последовательно проходят через один или несколько слоев активированного угля в адсорбционной колонне первой ступени (Т1), отходящий газ контактирует с активированным углем, порциями добавляемым из верхней части адсорбционной колонны первой ступени (Т1), загрязняющие вещества (такие как оксиды серы, оксиды азота, пыль, диоксины и т.п.), содержащиеся в отходящем газе, удаляются или частично удаляются активированным углем; далее,

2) в случае, когда адсорбционная колонна на первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а) и в нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны первой ступени (T1), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружают из днища первой адсорбционной колонны (T1); где отходящий газ, который выводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), транспортируется в выпускную трубу через второй трубопровод для отходящего газа (L2) для выброса, отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), подают в камеру для ввода газа (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2) через третий трубопровод для отходящего газа (L3), и он последовательно проходит через один или несколько слоев активированного угля в адсорбционной колонне второй ступени (Т2), отходящий газ, который выводят из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), транспортируется через четвертый трубопровод для отходящего газа (L4), объединяется с отходящим газом во втором трубопроводе отходящего газа (L2), а затем выбрасывается, или,

в случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружают из днища адсорбционной колонны первой ступени (Т1); где отходящий газ, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), транспортируют для выброса в выпускную трубу через второй трубопровод для отходящего газа (L2), отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), подается в камеру для ввода газа (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2) через третий трубопровод для отходящего газа (L3), и он последовательно проходит через один или несколько слоев активированного угля адсорбционной колонны второй ступени (Т2), отходящий газ, выходящий из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), транспортируется через четвертый трубопровод для отходящего газа (L4) и объединяется с отходящим газом во втором трубопроводе для отходящего газа (L2), а затем выбрасывается; отходящий газ, выходящий из средней газоотводной камеры (с) адсорбционной колонны первой ступени (T1), транспортируется через пятый трубопровод для отходящего газа (L5) и объединяется с отходящим газом во втором трубопроводе для отходящего газа (L2) или с отходящим газом в третьем трубопроводе для отходящего газа (L3), соответственно, при этом переключение осуществляют с помощью переключающего клапана (10), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружается из днища адсорбционной колонны второй ступени (T2); предпочтительно, одновременно с проведением вышеуказанных стадий разбавленный аммиак подается в первый трубопровод отходящего газа (L1) адсорбционной колонны первой ступени (T1) и необязательно вводится в адсорбционную колонну первой ступени (T1) и/или адсорбционную колонну второй ступени (Т2).

[0049] Адсорбционную колонну первой ступени (Т1) можно, предпочтительно, использовать таким образом, чтобы две или больше (например, 2-6, в частности, 3 или 4) адсорбционных колонн располагались рядом друг с другом; и/или адсорбционная колонна второй ступени (Т2) также может быть использована таким образом, чтобы две или больше (например, 2-4, в частности, 3) адсорбционных колонн располагались рядом друг с другом.

[0050] В способе согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, указанный способ дополнительно включает следующие стадии:

II) стадии десорбции активированного угля: активированный уголь, который адсорбировал загрязняющими веществами, направляют из нижней части адсорбционной колонны первой ступени (Т1) и/или нижней части адсорбционной колонны второй ступени (Т2) в зону нагрева колонны десорбции активированного угля (Т3), которая имеет зону нагрева в верхней части и зону охлаждения в нижней части, для десорбции и регенерации активированного угля, затем подвергнутый десорбции и регенерации активированный уголь проходит вниз по направлению к основанию колонны через зону охлаждения и выгружается из днища десорбционной колонны (Т3); где азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) при проведении процесса десорбции и необязательно азот в то же время подают в нижнюю часть десорбционной колонны (Т3) через второй трубопровод для азота; и азот, подаваемый в десорбционную колонну (Т3), переносит газообразные загрязняющие вещества, десорбированные за счет тепловой десорбции из активированного угля, включая SO₂ и NH₃, из участка средней зоны между областью нагрева и областью охлаждения, а затем он транспортируется в систему получения кислоты через трубопровод для кислотного газа (L3a).

[0051] Время пребывания или скорость движения вниз активированного угля в слоях активированного угля в адсорбционной колонне первой ступени (T1), предпочтительно, регулируют путем регулирования скорости вращения выпускного клапана (5) на дне слоев адсорбционной колонны первой ступени (Т1) таким образом, чтобы гарантировать, что содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), и необязательно содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из средней газоотводной камеры (с), находилось в пределах, соответствующих требованиям или законодательным актам и нормативным документам. Т.е. их содержание ниже установленного предельного значения.

[0052] Кроме того, предпочтительно, до начала проведения этапов десорбции активированного угля или до того, как газообразные загрязняющие вещества (то есть кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, транспортируют из трубопровода кислотного газа (L3a) в систему получения кислоты, ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') используется для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), и обогревающему газу дают пройти через трубопровод кислотного газа (L3a), с целью предварительного нагрева трубопровода кислотного газа (L3a) (например, для предварительного нагрева до температуры 250-450°C, предпочтительно, 280-400°C и, более предпочтительно, 320-360°C).

[0053] Более предпочтительно, после окончания этапов десорбции активированного угля или после того, как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, прекращают протекать через трубопровод кислотного газа (L3a), ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') немедленно используется для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), и обогревающий газ прогоняют через трубопровод кислотного газа (L3a), чтобы удалить кислотный газ, оставшийся в трубопроводе кислотного газа (L3a).

[0054] В данном описании «необязательно» указывает, осуществлять или нет, а «необязательный» указывает на состояние с или без.

[0055] Кроме того, в традиционной технологии, когда начинаются стадии активированной десорбции, горячий кислотный газ проходит вначале или на ранней стадии через холодный (например, при температуре окружающей среды) трубопровод кислотного газа (L3a), что приводит к падению температуры, которое вызывает конденсацию влаги приводит к образованию жидкой кислоты, оказывающей интенсивное коррозионное воздействие на трубопровод кислотного газа (L3a). Чтобы решить эту проблему, обычно труба обогревающей рубашки располагается на внешней периферии трубопровода кислотного газа (L3a), а теплоизолирующий слой расположен на наружном слое трубопровода кислотного газа (L3a). Обогревающий газ с высокой температурой подают в трубопровод рубашки, с целью гарантировать, что температура кислотного газа, проходящего через трубопровод кислотного газа (L3a), была выше точки росы, т.е. кислотные компоненты сохранятся в газообразном состоянии.

[0056] Авторы настоящего изобретения в результате исследований обнаружили, что до начала проведения стадий активированной десорбции обогревающий газ заранее подают в трубопровод кислотного газа (L3a), чтобы предварительно нагреть трубопровод до температуры выше точки росы кислотного газа, например, для предварительного нагрева до температуры 250-450°C, предпочтительно, 280-400°C и, более предпочтительно, 320-360°C. Когда кислотный газ непрерывно протекает через трубопровод кислотного газа (L3a), тепло, которое несет с собой кислотный газ, достаточно для поддержания такой температуры в трубопроводе кислотного газа (L3a), чтобы избежать снижения температуры.

[0057] Кроме того, предпочтительно, после того как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), в том числе SO₂ и NH₃, перестанут протекать через трубопровод кислотного газа (L3a) или после окончания этапов десорбции активированного угля ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') немедленно используется для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), и обогревающий газ прогоняют через трубопровод кислотного газа (L3a), чтобы удалить кислотный газ, оставшийся или удерживаемый в трубопроводе кислотного газа (L3a).

[0058] Активированный уголь вводится через верхнюю часть десорбционной колонны и выпускается из нижней части колонны. В зоне нагрева в верхней части десорбционной колонны активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, нагревают до температуры выше 400°C и выдерживают в течение более 3 час, SO₂, адсорбированный активированным углем, высвобождается с образованием «обогащенного серой» газа (SRG)», SRG транспортируют в зону производства кислоты (или систему получения кислоты) для производства H₂SO₄. NOx, адсорбированный активированным углем, осуществляет реакцию SCR или SNCR, и в это время большая часть диоксина разлагается. Тепло, требуемое десорбционной колонне, дает печь для нагрева воздуха после сгорания доменного газа в печи для нагрева воздуха, горячий отходящий газ (через трубопровод L1a) подают в межтрубную зону теплообменника десорбционной колонны. Большая часть горячего газа (L1b) после теплообмена возвращается к вентилятору циркуляции горячего воздуха (в то время как другая небольшая часть горячего газа выбрасывается в атмосферу) и подается в печь для нагрева воздуха вентилятором для смешивания со вновь образовавшимся горячим газом, имеющим высокую температуру. Зона охлаждения расположена в нижней части десорбционной колонны, воздух подается в зону охлаждения через трубопровод (L2a), чтобы отвести тепло активированного угля. Зона охлаждения снабжена вентилятором системы охлаждения, холодный воздух вдувают для охлаждения активированного угля, а затем его выбрасывают в атмосферу. Активированный уголь из десорбционной колонны просеивают с помощью сита для активированного угля, мелкие частицы активированного угля и пыли размером меньше чем 1,2 мм удаляются, чтобы улучшить адсорбционную способность активированного угля. Активированный уголь, оставшийся на сите для активированного угля, обладает сильной адсорбционной способностью, и активированный уголь направляют в десорбционную колонну с помощью конвейера для активированного угля, с целью повторного использования, а то, что остается под ситом, направляется в зольный бункер. Процесс десорбции требует азота для его осуществления, и азот, служащий в качестве носителя, отводит десорбированные вредные газы, такие как SO₂. Азот подается из верхней части и нижней части десорбционной колонны и объединяется и выводится из средней части десорбционной колонны, а тем временем SO₂, адсорбированный активированным углем, выводится азотом и направляется в систему получения кислоты для производства кислоты. Когда азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны, азот нагревают с помощью нагревателя азота до температуры приблизительно 100°C, а затем подают в десорбционную колонну.

[0059] В данном описании последовательное соединение колонны десорбции первой ступени (Т1) и колонны десорбции второй ступени (Т2) означает следующее: выход отходящего газа десорбционной колонны первой ступени (Т1) соединен с входом отходящего газа десорбционной колонны второй ступени (Т2) посредством трубопровода.

[0060] Конструкция устройства и способ адсорбции отходящего газа (или выхлопных газов) в адсорбционных колоннах раскрыты во многих документах традиционной технологии, например, в таких как US5932179, JP2004209332A, JP3581090B2 (JP2002095930A), JP3351658B2 (JPH08332347A) и JP2005313035A, которые не будут описаны в настоящем изобретении.

[0061] В настоящем изобретении для адсорбционной колонны или десорбционной колонны первой ступени (T1) или десорбционной колонны второй ступени (T2) можно использовать конструкцию с одной колонной и одним слоем; или же может быть использована конструкция с одной колонной и многими слоями, например, типа камера для ввода газа (3) - слой активированного угля для десульфуризации (А) - слой активированного угля для денитрации (В) - газоотводная камера или, например, типа камера для ввода газа (3) - слой активированного угля для десульфуризации (А) - слой активированного угля для десульфуризации и денитрации (В) - слой активированного угля для денитрации (С) - газоотводная камера. Также можно использовать симметричную конструкцию из двух колонн и с несколькими слоями, как показано на фигурах 7 и 8. В том случае, когда симметричные двойные колонны, показанные на фигурах 7 и 8, служат в качестве адсорбционной колонны первой ступени (Т1), так что две или несколько колонн расположены рядом друг с другом, газоотводная камера каждой из паратактических симметричных двойных колонн, служащих в качестве адсорбционных колонн первой ступени (Т1), разделяется на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b) или три камеры разделяются на верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), соответственно, т.е. газоотводные камеры разделены на два яруса или три яруса, и предпочтительно, транспортируемые отходящие газы из камер одного уровня могут сходиться или объединяться друг с другом. В общем случае, после обработки отходящего газа в адсорбционной колонне первой ступени (Т1) часть исходного отходящего газа (например, 20-60% исходного отходящего газа, предпочтительно, 30-50% исходного отходящего газа) отвечает требованиям норм по содержанию токсичных веществ в отработавших газах и может быть выброшена напрямую, поэтому количество адсорбционных колонн первой ступени (Т1) превышает количество адсорбционных колонн второй ступени (Т2). В общем случае, количество адсорбционных колонн первой ступени (Т1) равно 2-8, предпочтительно, 3-6, более предпочтительно, 4-5; а количество адсорбционных колонн второй ступени (Т2) равно 1-6, предпочтительно, 2-5, более предпочтительно, 3-4. Например: количество адсорбционных колонн первой ступени (T1) равно 4, а количество адсорбционных колонн второй ступени (T2) равно 2.

[0062] В общем случае, высота адсорбционной колонны первой ступени (T1) и высота адсорбционной колонны второй ступени (T2) в соответствии с настоящим изобретением равны, соответственно, например, 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м. Адсорбционная колонна первой ступени (T1) и адсорбционная колонна второй ступени (T2) могут иметь одни и те же или разные конструкции и размеры и, предпочтительно, имеют одинаковую конструкцию и размер. Высота адсорбционной колонны относится к высоте от выхода активированного угля на дне адсорбционной колонны до входа активированного угля в верхней части адсорбционной колонны, т.е. к высоте основного корпуса колонны.

[0063] В настоящем изобретении не предъявляются особые требования к десорбционной колонне, и все десорбционные колонны, применяемые в соответствии с традиционной технологией, могут быть использованы в настоящем изобретении. Десорбционная колонна, предпочтительно, представляет собой вертикальную десорбционную колонну кожухо-трубчатого типа, в которую активированный уголь загружают из верхней части колонны, он проходит вниз по трубчатой части колонны и попадает на дно колонны, тогда как обогревающий газ протекает через кожух, при этом обогревающий газ поступает через боковую часть колонны, осуществляет теплообмен с активированным углем, продвигающимся по трубчатой части колонны, и охлаждается, а затем выводится с другой стороны колонны. В настоящем изобретении не предъявляются особые требования к десорбционной колонне, и все десорбционные колонны, применяемые в соответствии с традиционной технологией, могут быть использованы в настоящем изобретении. Десорбционная колонна, предпочтительно, представляет собой вертикальную десорбционную колонну кожухо-трубчатого типа (или трубчато-кожухового типа), в которую активированный уголь загружают из верхней части колонны, он проходит вниз по трубчатой части верхней зоны нагрева, попадает в буферное пространство, расположенное между верхней зоной нагрева и нижней зоной охлаждения, затем проходит через трубчатую часть нижней зоны охлаждения и попадает на дно колонны; одновременно обогревающий газ (или горячий газ с высокой температурой) протекает через кожух зоны нагрева, обогревающий газ (400-450°C) входит со стороны зоны нагрева десорбционной колонны, осуществляет теплообмен с активированным углем, проходящим через трубчатую часть зоны нагрева, и охлаждается, а затем выводится с другой стороны зоны нагрева колонны. Охлаждающий воздух поступает со стороны зоны охлаждения десорбционной колонны и осуществляет непрямой теплообмен с подвергнутым десорбции и регенерации активированным углем, проходящим через трубчатую часть зоны охлаждения. После непрямого теплообмена температура охлаждающего воздуха увеличивается до 90-130°C (например, приблизительно до 100°C).

[0064] В общем случае, десорбционная колонна, используемая в настоящем изобретении, обычно имеет высоту 10-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 20-35 м. А также десорбционная колонна обычно имеет площадь поперечного сечения основного корпуса 6-100 м², предпочтительно, 8-50 м², более предпочтительно, 10-30 м² и, еще более предпочтительно, 15-20 м².

[0065] В настоящем изобретении термин «камеры того же уровня» обозначает, что в двух или нескольких десорбционных колоннах газоотводная камера каждой из десорбционных колонн разделяется на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (или на три камеры - верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру), верхние камеры всех газоотводных камер десорбционных колонн являются камерами одного и того же уровня, средние камеры всех газоотводных камер десорбционных колонн являются камерами одного и того же уровня, аналогично, нижние камеры всех газоотводных камер десорбционных колонн являются камерами одного и того же уровня.

[0066] В настоящем изобретении термины «десорбция» и «регенерация» взаимозаменяемы.

Преимущества настоящего изобретения

[0067] 1. Способ и устройство по настоящему изобретению обладают тем преимуществом, что активированный уголь в верхней части адсорбционной колонны имеет большую адсорбционную способность, сильную очищающую способность и дает хороший очищающий эффект, а концентрация вредных ингредиентов в очищенном отходящем газе низка; первоначальный цельный объем газоотводной камеры адсорбционной колонны разделен на два слоя или большее количество слоев, расположенных сверху и вниз, так что отходящий газ, очищенный адсорбционной колонной, сегментируется в различные трубопроводы отходящего газов в соответствии со степенью очистки. Отходящий газ, концентрация вредных ингредиентов в котором, соответствует нормам по содержанию токсичных веществ в отработавших газах, непосредственно выводится через выпускную трубу, в то время как отходящий газ, который соответствует нормам по содержанию токсичных веществ в отработавших газах, поступает в адсорбционную колонну следующей ступени или возвращается на вход адсорбционной колонны для повторной очистки, так что количество отходящего газа, поступающего на следующую ступень, снижается на 30-50%, а мощность нагнетательного вентилятора и адсорбционной колонны второй ступени может быть уменьшена, что сокращает капитальные затраты на инвестиции и эксплуатационные расходы.

[0068] 2. Перед началом проведения стадий десорбции активированного угля или до того, как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, поступят из трубопровода кислотного газа (L3a) в систему получения кислоты, ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') используется для отвода обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), с целью предварительного нагрева трубопровода кислотного газа, и после завершения этапов десорбции активированного угля обогревающий газ пропускают через трубопровод кислотного газа (L3a) с тем, чтобы удалить кислотный газ, оставшийся в трубопроводе кислотного газа (L3a), таким образом, в значительной степени предотвращается коррозионное воздействие кислотного газа на трубопровод, через который поступает кислотный газ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0069] На фигуре 1 представлен схематический вид устройства и технологического процесса для десульфуризации и денитрации, включающего адсорбционную колонну с активированным углем и колонну регенерации активированного угля, которые применяют в соответствии с традиционной технологией.

[0070] На фигуре 2 приведена схема, поясняющая технологический процесс и устройство десульфуризации и денитрации (компании Japan Sumitomo Group), которые используют в соответствии с традиционной технологией.

[0071] На фигуре 3 приведена схема, демонстрирующая другой технологический процесс для другого устройства десульфуризации и денитрации (компании Shanghai Clear Science & Technology) в соответствии с традиционной технологией.

[0072] На фигуре 4 приведена схема, демонстрирующая технологический процесс для устройства десульфуризации и денитрации в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0073] На фигуре 5 приведена схема, демонстрирующая технологический процесс для устройства десульфуризации и денитрации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0074] На фигуре 6 приведена схема, демонстрирующая технологический процесс для другого устройства десульфуризации и денитрации в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0075] На фигуре 7 представлена схема, которая показывает адсорбционную колонну, имеющую конструкцию в виде двух симметричных колонн и несколько слоев (не между всеми слоями имеются интервалы).

[0076] На фигуре 8 представлена схема, которая показывает адсорбционную колонну, имеющую конструкцию в виде двух симметричных колонн и несколько слоев (между всеми слоями имеются интервалы).

[0077] Цифры на фигурах:

T1 адсорбционная колонна или адсорбционная колонна первой ступени,

T2 адсорбционная колонна второй ступени,

1 основной корпус адсорбционной колонны,

2 загрузочный бункер активированного угля,

3 или 3' камеры для ввода газа адсорбционной колонны,

4 разгрузочный клапан (или вращающийся клапан) в нижнем бункере адсорбционной колонны,

5 барабанный питатель (или вращающийся клапан) в нижней части слоя активированного угля,

6 пористая разделительная пластина,

7 нагнетательный насос

8, 8а, 8b конвейер для активированного угля,

9 газоотводная камера адсорбционной колонны второй ступени,

10 переключающий клапан

A, B, C, D, E слой активированного угля,

a верхняя газоотводная камера,

c средняя газоотводная газа,

b нижняя газоотводная камера,

L1 трубопровод для подачи исходных отходящего газа или первый трубопровод для отходящего газа,

L2 второй трубопровод для отходящего газа (или трубопровод для транспортирования очищенного отходящего газа),

L3 третий трубопровод для отходящего газа,

L4 четвертый трубопровод для отходящего газа,

L5 пятый трубопровод для отходящего газа,

T3 десорбционная колонна

S1 вибросито для активированного угля,

N2 трубопровод для транспортирования азота

L1a трубопровод для ввода обогревающего газа

L1b трубопровод для вывода обогревающего газа

L2a трубопровод для ввода охлаждающего газа

L2b трубопровод для вывода охлаждающего газа

L3a трубопровод кислотного газа

L3a' ответвляющийся патрубок обогревающего газа

h высота зоны адсорбции

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0078] Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения содержание SO₂ и NO_x в исходном отходящем газе равно, соответственно, 300 мг/норм. куб. м - 4000 мг/норм. куб. м и 200 мг/норм. куб. м - 500 мг/норм. куб. м.

[0079] Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже.

[0080] Предлагается устройство десульфуризации и денитрации отходящего газа в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, включающее адсорбционную колонну первой ступени (T1) и колонну регенерации активированного угля (или десорбционную колонну) (T3). Адсорбционная колонна первой ступени (T1) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны первой ступени (T1), камеру для ввода газа (3), трубопровод для транспортирования исходного отходящего газа, т.е. первый трубопровод для отходящего газа (L1), выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, выпускной клапан (5) на дне слоев активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру (а, b). Газоотводная камера разделена на верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), второй трубопровод для отходящего газа (L2), предназначенный для отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (a), сообщается с выпускной трубой, и третий трубопровод для отходящего газа (L3), предназначенный для отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), возвращается в верхнюю часть камеры для ввода газа (3), где сходится или присоединяется к исходному трубопроводу для подачи отходящего газа, т.е. первому трубопроводу для отходящего газа (L1).

[0081] Предпочтительно, предлагается адсорбционная колонна первой ступени (Т1) с одним слоем активированного угля, двумя слоями активированного угля или с большим количеством слоев активированного угля (А, В, С), предпочтительно, с 2-5 слоями.

[0082] В общем случае отношение высоты верхней газоотводной камеры (а) в вертикальном направлении к высоте нижней газоотводной камеры (b) в вертикальном направлении равно 0,7-1,3:1, предпочтительно, 0,8-1,2:1 и, более предпочтительно, 0,9-1,1:1, например, 1: 1.

[0083] В общем случае два или больше слоев активированного угля образуются за счет разделения пористой пластиной.

[0084] В общем случае высота адсорбционной колонны первой ступени (Т1) равна 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м.

[0085] В общем случае колонна десорбции активированного угля (Т3) имеет зону нагрева в верхней части, буферную зону в средней части и зону охлаждения в нижней части, при этом трубопровод для входа обогревающего газа (L1a) и трубопровод для выхода обогревающего газа (L1b), соответственно, соединены с нижней боковой частью и верхней боковой частью зоны нагрева в верхней части колонны, а трубопровод для входа охлаждающего газа (L2a) и трубопровод для выхода охлаждающего газа (L2b) соединены, соответственно, с нижней боковой частью и верхней боковой частью зоны охлаждения в нижней части колонны, и трубопровод для транспортировки кислотного газа (L3a), отходящий из боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (T3), соединен с системой получения кислоты. Предпочтительно, ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') отходит от начального конца (или переднего конца) трубопровода для подачи кислотного газа (L3a), а другой конец патрубка для обогревающего газа (L3a') соединен с трубопроводом для подачи обогревающего газа (L1a) или присоединен с трубопроводом для выхода обогревающего газа (L1b), при этом ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') служит в качестве ответвления, отходящего от трубопровода для входа обогревающего газа (L1a), или в качестве ответвления, отходящего от трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b).

[0086] Устройство десульфуризации и денитрации отходящего газа, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, включает:

1) адсорбционную колонну первой ступени (Т1) и адсорбционную колонну второй ступени (Т2), которые соединены последовательно, при этом, преимущественно, высота адсорбционной колонны и высота (Т2) соответственно и независимо равны, например, 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м; а также

2) колонну регенерации активированного угля (или десорбционную колонну) (T3),

где адсорбционная колонна первой ступени (T1) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны, камеру для ввода газа (3), трубопровод для транспортирования исходного отходящего газа, ведущий к камере для ввода газа (3), т.е. первый трубопровод для отходящего газа (L1), выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, разгрузочный клапан (5) на дне слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру, и

адсорбционная колонна второй ступени (T2) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны (Т2), камеру для ввода газа (3'), трубопровод для транспортирования исходного отходящего газа, ведущий к камере для ввода газа (3'), т.е. третий трубопровод для отходящего газа (L3), выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, разгрузочный клапан (5) на дне слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру (9);

где газоотводная камера адсорбционной колонны первой ступени (Т1) разделена на верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), второй трубопровод для отходящего газа (L2), предназначенный для отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (а), сообщается с трубой для выброса газа, третий трубопровод для отходящего газа (L3), предназначенный для отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), сообщается с камерой для ввода газа (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2) и, необязательно, четвертый трубопровод для отходящего газа (L4), предназначенный для отвода отходящего газа из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), сходится или соединяется со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2), а затем ведет к трубе для выброса газа; или

газоотводная камера адсорбционной колонны первой ступени (Т1) разделена на верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), где второй трубопровод для отходящего газа (L2), предназначенный для отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (a), сообщается с выпускной трубой для выброса газа, третий трубопровод для отходящего газа (L3), предназначенный для отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), соединяется с газоотводной камерой (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2), пятый трубопровод для отходящего газа (L5), предназначенный для отвода отходящего газа из средней газоотводной камеры (с), сообщается со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2) и третьим трубопроводом для отходящего газа (L3) через переключающий клапан (10), соответственно, и необязательно четвертый трубопровод для отходящего газа (L4), предназначенный для отвода отходящего газа из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), сходится или соединяется со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2), а затем ведет к выпускной трубе для выброса газа.

[0087] В настоящем изобретении адсорбционная колонна первой ступени (Т1) может быть использована таким образом, что две или несколько адсорбционных колонн располагаются рядом друг с другом, а адсорбционная колонна второй ступени (Т2) также может быть использована таким образом, что две или несколько адсорбционных колонн располагаются рядом друг с другом. Газоотводные камеры расположенных рядом друг с другом адсорбционных колонн первой ступени (Т1) соответствующим образом разделены на две камеры, т.е. верхнюю камеру и нижнюю камеру (а, b) или же на три камеры, т.е. верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), соответственно, т.е. газоотводные камеры могут быть разделены на два яруса или три яруса и, более предпочтительно, трубопроводы, транспортирующие отходящий газ из камер одного и того же уровня в разных адсорбционных колоннах, могут быть объединены или присоединены друг к другу. В том случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) симметричного типа с двойными колоннами имеет две или больше адсорбционных колонн первой ступени (Т1), газоотводная камера каждой из симметричных двойных колонн, служащих в качестве адсорбционной колонны первой ступени (T1), разделена на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b) или же три камеры разделены на верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), соответственно, т.е. газоотводные камеры разделены на два яруса или три яруса, более предпочтительно, трубопроводы, транспортирующие отходящий газ из камер одного и того же уровня в разных адсорбционных колоннах, могут быть объединены или соединены друг с другом.

[0088] В общем случае адсорбционная колонна первой ступени (Т1) и адсорбционная колонна второй ступени (Т2) соответствующим образом и независимо снабжены одним слоем активированного угля, двумя слоями активированного угля или несколькими слоями активированного угля (А, В, C) и, предпочтительно, 2-5 слоями.

[0089] В общем случае, формируют два или несколько слоев активированного угля путем разделения с помощью пористой пластины.

[0090] В общем случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), отношение высоты верхней газоотводной камеры (а) и нижней газоотводной камеры (b) в вертикальном направлении равно 0,7-1,3:1, предпочтительно, 0,8-1,2:1, предпочтительно, 0,9-1,1:1, например 1:1. А в том случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), отношение высоты верхней газоотводной камеры (а) к высоте нижней газоотводной камеры (b) в вертикальном направлении равно 0,5-1,0:0,5-1,0:0,8-1, предпочтительно, 0,6-0,9:0,6-0,9:0,8-1 и, предпочтительно, 0,7-0,8:0,7-0,8:0,8-1.

[0091] В общем случае, колонна десорбции активированного угля (Т3) имеет зону нагрева в верхней части, буферную зону в средней части и зону охлаждения в нижней части, трубопровод для входа обогревающего газа (L1a) и трубопровод для выхода обогревающего газа (L1b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны нагрева в верхней части колонны, трубопровод для входа охлаждающего газа (L2a) и трубопровод для выхода охлаждающего газа (L2b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны охлаждения в нижней части колонны, а трубопровод для транспортирования кислотного газа (L3a), отведенный от боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (T3), присоединен к системе получения кислоты. Ответвляющийся патрубок (L3a') для обогревающего газа, предпочтительно, ответвляется от начального конца (или переднего конца) трубопровода для подачи кислотного газа (L3a), а другой конец патрубка для обогревающего газа (L3a') сообщается (например, через клапан) с трубопроводом для входа обогревающего газа (L1a) и/или с трубопроводом для выхода обогревающего газа (L1b), так что ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') служит в качестве ответвления, отходящего от трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или от трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b).

[0092] Адсорбционная колонна первой ступени (T1) и адсорбционная колонна второй ступени (T2) имеют одинаковую или разную конструкцию и размеры.

[0093] В общем случае, высота адсорбционной колонны (Т1) и высота адсорбционной колонны (Т2) соответствующим образом и независимо равна, например, 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м.

[0094] Предпочтительно, в том случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) симметричного типа с двойной колонной имеет две или больше паратактических адсорбционных колонн первой ступени, газоотводная камера каждой из паратактических симметричных двойных колонн, служащих в качестве адсорбционных колонн первой ступени, разделена на две камеры, т.е. верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b), или три камеры, т.е. верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c), так что газоотводные камеры разделены на два яруса или три яруса, более предпочтительно, трубопроводы, транспортирующие отходящий газ из камер одного и того же уровня в разных адсорбционных колоннах, могут сходиться или соединяться друг с другом.

[0095] В общем случае, в устройствах по первому варианту осуществления и по второму варианту осуществления настоящего изобретения колонна десорбции активированного угля (Т3) имеет зону нагрева в верхней части, буферную зону в средней части и зону охлаждения в нижней части, трубопровод для входа обогревающего газа (L1a) и трубопровод для выхода обогревающего газа (L1b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны нагрева в верхней части колонны, трубопровод для входа охлаждающего газа (L2a) и трубопровод для выхода охлаждающего газа (L2b) присоединены, соответственно, к нижней боковой части и верхней боковой части зоны охлаждения в нижней части колонны, трубопровод для подачи кислотного газа (L3a), отходящий от боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (Т3), соединен с системой получения кислоты (или участком получения кислоты).

[0096] Предпочтительно, ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') ответвляется от начального конца (или переднего конца) трубопровода для подачи кислотного газа (L3a), а другой конец патрубка для обогревающего газа (L3a') связан (например, через клапан) с трубопроводом для входа обогревающего газа (L1a) и/или c трубопроводом для выхода обогревающего газа (L1b), так что ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') служит в качестве ответвления, отходящего от трубопровода для входа обогревающего газа (L1a), или ответвления, отходящего от трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b).

[0097] Предлагается способ десульфуризации и денитрации отходящего газа, использующий устройство для десульфуризации и денитрации отходящего газа по первому варианту осуществления настоящего изобретения, в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом способ включает следующие стадии:

I) стадии десульфуризации и денитрации: исходный отходящий газ транспортируется в камеру для ввода газа (3) адсорбционной колонны (Т1), затем последовательно проходит через один или несколько слоев активированного угля в адсорбционной колонне (Т1), отходящий газ контактирует с активированным углем, порциями перекрестным образом добавляемым через верхнюю часть адсорбционной колонны (Т1), загрязняющие вещества (такие как оксиды серы, оксиды азота, пыль, диоксины и т.п.), содержащиеся в отходящем газе, удаляются или частично удаляются активированным углем; затем отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны (Т1), отходящий газ, выпускаемый из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны (T1), передается для выброса в выпускную трубу по трубопроводу для отходящего газа (L2), отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны (Т1), транспортируется обратно и объединяется с исходным отходящим газом в первом трубопроводе для отходящего газа (L1) посредством третьего трубопровода для отходящего газа (L3), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружается из днища адсорбционной колонны (Т1); предпочтительно, одновременно с вышеуказанными стадиями разбавленный аммиак подается в трубопровод для ввода отходящего газа (L1) адсорбционной колонны (Т1) и необязательно подается в адсорбционную колонну (Т1).

[0098] Вышеуказанный способ, предпочтительно, дополнительно включает следующие стадии:

II) стадии десорбции активированного угля: активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, переносят со дна адсорбционной колонны (Т1) в зону нагрева колонны десорбции активированного угля (Т3), имеющей зону нагрева в верхней части и зону охлаждения в нижней части, с целью десорбции и регенерации активированного угля, затем подвергнутый десорбции и регенерированный активированный уголь поступает вниз через зону охлаждения и выгружается из днища десорбционной колонны (Т3); при этом азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) во время процесса десорбции, необязательно, азот в то же самое время подают в нижнюю часть десорбционной колонны (Т3) через второй трубопровод для подачи азота; и азот, подаваемый в десорбционную колонну (Т3), переносит газообразные загрязняющие вещества, десорбированные путем тепловой десорбции из активированного угля, включая SO₂ и NH₃, из секции в средней части между зоной нагрева и зоной охлаждения, а затем их транспортируют в систему получения кислоты через трубопровод для кислотного газа (L3a).

[0099] Предпочтительно, время пребывания или скорость перемещения активированного угля в слоях активированного угля в адсорбционной колонне первой ступени (Т1) регулируют путем регулирования скорости вращения или степени открытия выпускного клапана (4) в нижней части нижнего слоя в адсорбционной колонне (Т1) таким образом, чтобы гарантировать, что содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), находится в пределах, соответствующих требованиям или законодательным актам и нормативным документам. Таким образом, их содержание ниже установленного предельного значения.

[00100] Кроме того, предпочтительно, до начала проведения стадий десорбции активированного угля или до того, как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, транспортируют из трубопровода кислотного газа (L3a) в систему получения кислоты, ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') используют для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), позволяя обогревающему газу проходить через трубопровод кислотного газа (L3a), с целью предварительного нагрева трубопровода кислотного газа (L3a) (например, для предварительного нагрева до температуры 250-450°C, предпочтительно, 280-400°C и, более предпочтительно, 320-360°C).

[00101] Более предпочтительно, после завершения стадий десорбции активированного угля или после того, как останавливают подачу газообразных загрязняющих веществ (т.е. кислотных газов), включая SO₂ и NH₃, через трубопровод кислотного газа (L3a), ответвляющийся патрубок для обогревающего газа (L3a') используют для отвода обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), позволяя обогревающему газу продуть трубопровод кислотного газа (L3a) с тем, чтобы удалить кислотный газа, оставшийся в трубопроводе кислотного газа.

[00102] Предлагается способ десульфуризации и денитрации отходящего газа, использующий устройство для десульфуризации и денитрации отходящего газа по второму варианту осуществления настоящего изобретения, в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения, при этом способ включает следующие стадии:

I) стадии десульфуризации и денитрации:

1) исходные отходящие газы транспортируются в камеру для ввода газа (3) адсорбционной колонны первой ступени (Т1) через первый трубопровод для отходящего газа (L1), а затем они последовательно проходят через один или несколько слоев активированного угля в адсорбционной колонне первой ступени (Т1), отходящий газ контактирует с активированным углем, порциями перекрестным образом добавляемым из верхней части адсорбционной колонны (Т1), загрязняющие вещества (такие как оксиды серы, оксиды азота, пыль, диоксины и т.п.), содержащиеся в отходящем газе, удаляются или частично удаляется активированным углем; далее,

2) в случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а) и в нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны первой ступени (T1), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружают со дна адсорбционной колонны первой ступени (T1); где отходящий газ, который выводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), транспортируется для выброса в выпускную трубу через второй трубопровод для отходящего газа (L2), отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), подают в камеру для ввода газа (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2) через третий трубопровод для отходящего газа (L3), и он последовательно проходит через один или несколько слоев активированного угля в адсорбционной колонне второй ступени (Т2), отходящий газ, который выводят из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), транспортируется через четвертый трубопровод для отходящего газа (L4), объединяется с отходящим газом во втором трубопроводе для отходящего газа (L2), а затем выбрасывается; или,

в случае, когда адсорбционная колонна первой ступени (Т1) имеет верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружают из днища адсорбционной колонны первой ступени (Т1); где отходящий газ, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), транспортируют для выброса в выпускную трубу через второй трубопровод для отходящего газа (L2), отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), подается в камеру для ввода газа (3') адсорбционной колонны второй ступени (Т2) через третий трубопровод для отходящего газа (L3), и он последовательно проходит через один или несколько слоев активированного угля адсорбционной колонны второй ступени (Т2), отходящий газ, который отводят из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны второй ступени (Т2), транспортируется через четвертый трубопровод для отходящего газа (L4) и объединяется с отходящим газом во втором трубопроводе для отходящего газа (L2), а затем выбрасывается, отходящий газ, который отводят из средней газоотводной камеры (с) адсорбционной колонны первой ступени (T1), транспортируют через пятый трубопровод для отходящего газа (L5) и переключают с помощью переключающего клапана (10), сливая его с отходящим газом во втором трубопроводе для отходящего газа (L2) или с отходящим газом в третьем трубопроводе для отходящего газа (L3), соответственно, в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружается из днища адсорбционной колонны второй ступени (T2); предпочтительно, одновременно с проведением вышеуказанных стадий разбавленный аммиак подается в первый трубопровод для отходящего газа (L1) адсорбционной колонны первой ступени (T1) и необязательно вводится в адсорбционную колонну первой ступени (T1) и/или адсорбционную колонну второй ступени (Т2).

[00103] В способе согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, предпочтительно, указанный способ дополнительно включает следующие стадии:

II) стадии десорбции активированного угля: активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, направляют из нижней части адсорбционной колонны первой ступени (Т1) и/или нижней части адсорбционной колонны второй ступени (Т2) в зону нагрева колонны десорбции активированного угля (Т3), которая имеет зону нагрева в верхней части и зону охлаждения в нижней части, с целью десорбции и регенерации активированного угля, затем подвергнутый десорбции и регенерации активированный уголь проходит вниз по направлению к основанию колонны через зону охлаждения и выгружается из днища десорбционной колонны (Т3); где азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) при проведении процесса десорбции и необязательно азот в то же время подают в нижнюю часть десорбционной колонны (Т3) через второй трубопровод для азота; и азот, подаваемый в десорбционную колонну (Т3), переносит газообразные загрязняющие вещества, десорбированные за счет тепловой десорбции из активированного угля, включая SO₂ и NH₃, из участка средней зоны между областью нагрева и областью охлаждения, а затем транспортирует их в систему получения кислоты через трубопровод для кислотного газа (L3a).

[00104] Время пребывания или скорость движения вниз активированного угля в слоях активированного угля в адсорбционной колонне первой ступени (T1), предпочтительно, регулируют путем регулирования скорости вращения выпускного клапана (5) на дне слоев адсорбционной колонны первой ступени (Т1) таким образом, чтобы гарантировать, что содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), и необязательно содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из средней газоотводной камеры (с), находится в пределах, соответствующих требованиям или законодательным актам и нормативным документам. Т.е. их содержание ниже установленного предельного значения.

[00105] Более предпочтительно, до начала проведения этапов десорбции активированного угля или до того, как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, транспортируют из трубопровода кислотного газа (L3a) в систему получения кислоты, ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') используется для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), и обогревающему газу дают пройти через трубопровод кислотного газа (L3a), с целью предварительного нагрева трубопровода кислотного газа (L3a) (например, для предварительного нагрева до температуры 250-450°C, предпочтительно, 280-400°C, более предпочтительно, 300-380°C и, еще более предпочтительно, 320-360°C).

[00106] Более предпочтительно, после окончания этапов десорбции активированного угля или после того, как газообразные загрязнители (т.е. кислотные газы), включая SO₂ и NH₃, прекращают протекать через трубопровод кислотного газа (L3a), ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') используется для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), и обогревающий газ прогоняют через трубопровод кислотного газа (L3a), чтобы удалить кислотный газ, оставшийся в трубопроводе кислотного газа (L3a).

[00107] В настоящем изобретении время пребывания активированного угля в слоях активированного угля регулируют с помощью выпускного клапана на дне слоев адсорбционной колонны таким образом, чтобы гарантировать, что содержание загрязняющих веществ в отходящем газе, который отводят из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны первой ступени (Т1) или из верхней газоотводной камеры (а) и из средней газоотводной камеры (с) адсорбционной колонны первой ступени (Т1), находится в пределах, соответствующих требованиям или законодательным актам и нормативным документам.

[00108] В данном описании «необязательно» указывает, осуществлять или нет, а «необязательный» указывает на состояние с или без.

[00109] Кроме того, в традиционной технологии, когда начинаются стадии активированной десорбции, горячий кислотный газ проходит вначале или на ранней стадии через холодный (например, при температуре окружающей среды) трубопровод для кислотного газа (L3a), что приводит к падению температуры, которое вызывает конденсацию влаги, и образуется жидкая кислота, оказывающая интенсивное коррозионное воздействие на трубопровод кислотного газа (L3a). Чтобы решить эту проблему, обычно труба обогревающей рубашки располагается на внешней периферии трубопровода кислотного газа (L3a), а теплоизолирующий слой расположен на наружном слое трубопровода кислотного газа (L3a). Обогревающий газ с высокой температурой подают в трубопровод рубашки, с целью гарантировать, что температура кислотного газа, проходящего через трубопровод кислотного газа (L3a), была выше точки росы, т.е. кислотные компоненты сохранятся в газообразном состоянии.

[00110] Авторы настоящего изобретения в результате проведенных исследований обнаружили, что до начала проведения стадий активированной десорбции обогревающий газ заранее подают в трубопровод кислотного газа (L3a), чтобы предварительно нагреть трубопровод до температуры выше точки росы кислотного газа, например, для предварительного нагрева до температуры 250-450°C, предпочтительно, 280-400°C и, более предпочтительно, 300-300°C и, еще более предпочтительно, 320-360°C. Когда кислотный газ непрерывно протекает через трубопровод кислотного газа (L3a), тепло, которое несет с собой кислотный газ, достаточно для поддержания такой температуры в трубопроводе кислотного газа (L3a), чтобы избежать падения температуры.

[00111] Кроме того, предпочтительно, после того как газообразные загрязняющие вещества (т.е. кислотные газы), в том числе SO₂ и NH₃, перестанут протекать через трубопровод кислотного газа (L3a) или после окончания этапов десорбции активированного угля ответвляющийся патрубок обогревающего газа (L3a') немедленно используется для подачи обогревающего газа из трубопровода для входа обогревающего газа (L1a) или трубопровода для выхода обогревающего газа (L1b), и обогревающий газ прогоняют через трубопровод кислотного газа (L3a) с тем, чтобы удалить кислотный газ, оставшийся или удерживаемый в трубопроводе кислотного газа (L3a).

[00112] Активированный уголь вводится через верхнюю часть десорбционной колонны и выгружается из нижней части колонны. В зоне нагрева в верхней части десорбционной колонны активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, нагревают до температуры выше 400°C и выдерживают в течение более 3 час, SO₂, адсорбированный активированным углем, высвобождается с образованием «обогащенного серой» газа (SRG)», SRG транспортируют в зону производства кислоты (или систему получения кислоты), с целью получения H₂SO₄. NOx, адсорбированный активированным углем, осуществляет реакцию селективного каталитического восстановления или неселективного каталитического восстановления, и в это время большая часть диоксина разлагается. Тепло, требуемое десорбционной колонне, дает печь для нагрева воздуха после сгорания доменного газа в печи для нагрева воздуха, горячий отходящий газ (через трубопровод L1a) подают в межтрубную зону теплообменника десорбционной колонны. Большая часть горячего газа (L1b) после теплообмена возвращается к вентилятору циркуляции горячего воздуха (в то время как другая небольшая часть горячего газа выбрасывается в атмосферу) и подается в печь для нагрева воздуха вентилятором для смешивания со вновь образовавшимся горячим газом, имеющим высокую температуру. Зона охлаждения расположена в нижней части десорбционной колонны, и воздух подается в зону охлаждения через трубопровод (L2a), чтобы отвести тепло активированного угля. Зона охлаждения снабжена вентилятором системы охлаждения, холодный воздух вдувается для охлаждения активированного угля, а затем выбрасывается в атмосферу. Активированный уголь из десорбционной колонны просеивают с помощью сита для активированного угля, мелкие частицы активированного угля и пыли размером меньше чем 1,2 мм удаляются, чтобы улучшить адсорбционную способность активированного угля. Активированный уголь, оставшийся на сите для активированного угля, имеет сильную адсорбционную способность, и активированный уголь направляют в десорбционную колонну с помощью конвейера для активированного угля с целью повторного использования, а то, что остается под ситом, направляется в зольный бункер. Процесс десорбции требует азота для его осуществления, и азот, служащий в качестве носителя, отводит десорбированные вредные газы, такие как SO₂. Азот подается из верхней части и нижней части десорбционной колонны и объединяется и выгружается из средней части десорбционной колонны, а тем временем SO₂, адсорбированный активированным углем, выводится азотом и направляется в систему получения кислоты для производства кислоты. Когда азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны, азот нагревают с помощью нагревателя азота до температуры приблизительно 100°C, а затем подают в десорбционную колонну.

[00113] В данном описании последовательное соединение колонны десорбции первой ступени и колонны десорбции второй ступени означает следующее: выход отходящего газа десорбционной колонны первой ступени соединен с входом отходящего газа десорбционной колонны второй ступени посредством трубопровода.

[00114] Конструкция устройства и способ адсорбции отходящего газа (или выхлопных газов) в адсорбционных колоннах раскрыты во многих документах традиционной технологии, например, в таких как US5932179, JP2004209332A, JP3581090B2 (JP2002095930A), JP3351658B2 (JPH08332347A) и JP2005313035A, которые не будут описаны в настоящем изобретении.

[00115] В настоящем изобретении для адсорбционной колонны (T1) или десорбционной колонны первой ступени (T1) или же десорбционной колонны второй ступени (T2) можно использовать конструкцию с одной колонной и одним слоем, или может быть использована конструкция с одной колонной и многими слоями, например, конструкция типа камера для ввода газа (3) - слой активированного угля для десульфуризации (А) - слой активированного угля для денитрации (В) - газоотводная камера или, например, конструкция типа камера для ввода газа (3) - слой активированного угля для десульфуризации (А) - слой активированного угля для десульфуризации и денитрации (В) - слой активированного угля для денитрации (С) - газоотводная камера. Также можно использовать симметричную конструкцию из двух колонн и с несколькими слоями, как показано на фигурах 7 и 8.

[00116] В общем случае, высота адсорбционной колонны первой ступени (T1) и высота адсорбционной колонны второй ступени (T2) в настоящем изобретении соответствующим образом и независимо равны, например, 10-50 м, предпочтительно, 13-45 м, предпочтительно 15-40 м и, более предпочтительно, 18-35 м. Адсорбционная колонна первой ступени (T1) и адсорбционная колонна второй ступени (T2) могут иметь одну и ту же или разную конструкцию и размеры и, предпочтительно, имеют одинаковую конструкцию и размер. Высота адсорбционной колонны относится к высоте от выхода активированного угля на дне адсорбционной колонны до входа активированного угля в верхней части адсорбционной колонны, т.е. к высоте основного корпуса колонны.

[00117] В настоящем изобретении не предъявляются особые требования к десорбционной колонне, и все десорбционные колонны, применяемые в соответствии с традиционной технологией, могут быть использованы в настоящем изобретении. Десорбционная колонна, предпочтительно, представляет собой вертикальную десорбционную колонну кожухо-трубчатого типа, в которую активированный уголь загружают из верхней части колонны, он проходит вниз по трубчатой части колонны и попадает на дно колонны; в это время обогревающий газ протекает через кожух, при этом обогревающий газ поступает через боковую часть колонны, осуществляет теплообмен с активированным углем, продвигающимся по трубчатой части колонны, и охлаждается, а затем выводится с другой стороны колонны. В настоящем изобретении не предъявляются особые требования к десорбционной колонне, и все десорбционные колонны, применяемые в соответствии с традиционной технологией, могут быть использованы в настоящем изобретении. Десорбционная колонна, предпочтительно, представляет собой вертикальную десорбционную колонну кожухо-трубчатого типа (или трубчато-кожухового типа), в которую активированный уголь загружают из верхней части колонны, он проходит вниз по трубчатой части верхней зоны нагрева, попадает в буферное пространство, расположенное между верхней зоной нагрева и нижней зоной охлаждения, затем проходит через трубчатую часть нижней зоны охлаждения и попадает на дно колонны; одновременно обогревающий газ (или горячий газ с высокой температурой) протекает через кожух зоны нагрева, обогревающий газ (400-450°C) входит со стороны зоны нагрева десорбционной колонны, осуществляет теплообмен с активированным углем, проходящим через трубчатую часть зоны нагрева, и охлаждается, а затем выводится с другой стороны зоны нагрева колонны. Охлаждающий воздух поступает со стороны зоны охлаждения десорбционной колонны и осуществляет непрямой теплообмен с подвергнутым десорбции и регенерации активированным углем, проходящим через трубчатую часть зоны охлаждения. После непрямого теплообмена температура охлаждающего воздуха увеличивается до 90-130°C (например, приблизительно до 100°C).

[00118] В общем случае, десорбционная колонна, используемая в настоящем изобретении, обычно имеет высоту 10-45 м, предпочтительно, 15-40 м и, более предпочтительно, 20-35 м. А также десорбционная колонна обычно имеет площадь поперечного сечения основного корпуса 6-100 м², предпочтительно, 8-50 м², более предпочтительно, 10-30 м² и, еще более предпочтительно, 15-20 м².

[00119] Конструкция колонны активированной десорбции и способы регенерации активированного угля раскрыты во многих документах, касающихся традиционной технологии. В JP3217627B2 (JPH08155299A) раскрыта десорбционная колонна (а именно, десорбер), в которой используются двойные уплотнительные клапаны, уплотнение путем ввода инертного газа, просеивание и водяное охлаждение (см. фигуру 3 в патенте). JP3485453B2 (JPH11104457A) раскрывает регенерационную колонну (см. фигуру 23 и фигуру 24), в которой может использоваться зона предварительного нагрева, двойные уплотнительные клапаны, ввод инертного газа, воздушное охлаждение или водяное охлаждение. В JPS59142824A указывается, что газ из зоны охлаждения используется для предварительного нагрева активированного угля. В китайской патентной заявке 201210050541.6 (Shanghai Clear Science & Technology Company) раскрывается повторное использование энергии регенерационной колонны, в которой применяется сушилка 2. JPS4918355B раскрывает использование доменного газа для регенерации активированного угля. JPH08323144A раскрывает регенерационную колонну, использующую топливо (тяжелое масло или легкое масло) и печь для нагрева воздуха (см. фигуру 2 в патенте, 11 - печь для нагрева воздуха, 12 - устройство для подачи топлива). Китайский патент на полезную модель 201320075942.7 относится к нагревательному устройству и устройству для обработки отходящего газа, которое имеет нагревательное устройство (обогреваемое углем в качестве топлива и воздухом), см. фигуру 2 в патенте на полезную модель.

[00120] В десорбционной колонне в соответствии с настоящим изобретением используется воздушное охлаждение.

[00121] В случае, когда десорбционная способность десорбционной колонны составляет 10 тонн активированного угля в час, в соответствии с традиционной технологией, для поддержания температуры в десорбционной колонне на уровне 420°C требуется приблизительно 400 Нм³/ч коксового газа, приблизительно 2200 Нм³/ч поддерживающего горение воздуха, образуется приблизительно 2500 Нм³/ч горячего газа; требуется 3000 Нм³/ч охлаждающего воздуха, а температура охлажденного активированного угля равна 140°C.

[00122] Вариант осуществления 1

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 4.

[00123] Вариант осуществления 2

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 4, однако адсорбционная колонна, приведенная на фигуре 4, заменена устройством в виде адсорбционной колонны, приведенной на фигуре 7.

[00124] Вариант осуществления 3

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 5.

[00125] Вариант осуществления 4

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 5, однако абсорбционная колонна второй ступени, приведенная на фигуре 5, заменена устройством в виде адсорбционной колонны, приведенной на фигуре 7.

[00126] Вариант осуществления 5 (предпочтительный)

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 6.

[00127] Вариант осуществления 6 (предпочтительный)

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 5, однако абсорбционную колонну второй ступени, приведенную на фигуре 5, заменяют устройством в виде адсорбционной колонны, приведенной на фигуре 7.

[00128] Вариант осуществления 7 (наиболее предпочтительный)

Используют устройство и способ, показанные на фигуре 5, однако абсорбционная колонна второй ступени, приведенная на фигуре 5, заменена устройством в виде адсорбционной колонны, приведенной на фигуре 7. Кроме того, три адсорбционные колонны первой ступени расположены рядом друг с другом, при этом трубопроводы газоотводных камер отходящего газа, расположенные на одном и том же уровне адсорбционных колонн первой ступени, объединяют, а отходящий газ делится на два потока для подачи в камеру ввода газа двух адсорбционных колонн второй ступени, расположенных рядом друг с другом. На выходе из газоотводной камеры адсорбционной колонны второй ступени (Т2) найдено: степень десульфуризации составляет 98,5%, а степень денитрации составляет 90%.

Изобретение относится к устройству десульфуризации и денитрации отходящего газа и способу десульфуризации и денитрации отходящего газа с использованием активированного угля. Устройство включает адсорбционную колонну первой ступени и десорбер активированного угля. Разгрузочная камера адсорбционной колонны первой ступени разделена на верхнюю разгрузочную камеру и нижнюю разгрузочную камеру. В качестве альтернативы указанное устройство включает адсорбционную колонну первой ступени, адсорбционную колонну второй ступени и десорбер активированного угля, которые соединены последовательно. Разгрузочная камера адсорбционной колонны первой ступени разделена на верхнюю разгрузочную камеру, среднюю разгрузочную камеру и нижнюю разгрузочную камеру. Способ десульфуризации и денитрации отходящего газа, в котором используется указанное устройство, включает стадию десульфуризации и денитрации и стадию десорбции активированного угля. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки отходящих газов за счет прохождения газа сквозь несколько многоярусных слоев активированного угля. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство десульфуризации и денитрации отходящего газа, включающее:

адсорбционную колонну (T1) первой ступени и

колонну (T3) регенерации активированного угля (или десорбционную колонну), причем

адсорбционная колонна (T1) первой ступени содержит основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны (T1) первой ступени, камеру (3) для ввода газа, первый трубопровод (L1) для отходящего газа, ведущий к камере (3) для ввода газа, выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, выпускной клапан (5) в нижней части слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру; причем

газоотводная камера разделена на верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), второй трубопровод (L2) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (a), сообщается с выпускной трубой и третий трубопровод (L3) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), возвращается в область выше по потоку от камеры (3) для ввода газа и сходится или присоединяется к первому трубопроводу для отходящего газа (L1).

2. Устройство по п. 1, в котором адсорбционная колонна (Т1) первой ступени имеет по меньшей мере один слой активированного угля.

3. Устройство по п. 2, в котором адсорбционная колонна (Т1) первой ступени имеет два слоя активированного угля или больше слоев активированного угля (А, В, С) и два или больше слоев активированного угля образованы путем разделения пористой пластиной.

4. Устройство десульфуризации и денитрации отходящего газа, включающее:

1) адсорбционную колонну (Т1) первой ступени и адсорбционную колонну (Т2) второй ступени, соединенные последовательно; а также

2) десорбционную колонну (T3) активированного угля, причем

адсорбционная колонна (T1) первой ступени содержит основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны (T1), камеру (3) для ввода газа, первый трубопровод (L1) для отходящего газа, ведущий к камере (3) для ввода газа, выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, выпускной клапан (5) в нижней части слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру и

адсорбционная колонна второй ступени (T2) включает основной корпус (1), загрузочный бункер (2), расположенный в верхней части адсорбционной колонны (Т2), камеру (3') для ввода газа, первый трубопровод (L1) для отходящего газа, ведущий к камере (3') для ввода газа, выпускной клапан (4) в нижнем бункере адсорбционной колонны, выпускной клапан (5) в нижней части слоя активированного угля, пористую пластину (6) и газоотводную камеру (9), причем

газоотводная камера адсорбционной колонны (Т1) первой ступени разделена на верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), второй трубопровод (L2) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (а), сообщается с выпускной трубой, третий трубопровод (L3) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), сообщается с камерой (3') для ввода газа адсорбционной колонны (Т2) второй ступени или

газоотводная камера адсорбционной колонны (Т1) первой ступени разделена на верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), причем второй трубопровод (L2) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода очищенного отходящего газа из верхней газоотводной камеры (a), сообщается с выпускной трубой, третий трубопровод (L3) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода отходящего газа из нижней газоотводной камеры (b), сообщается с камерой (3') для ввода газа адсорбционной колонны (Т2) второй ступени, пятый трубопровод (L5) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода отходящего газа из средней газоотводной камеры (с), сообщается со вторым трубопроводом (L2) для отходящего газа и третьим трубопроводом (L3) для отходящего газа соответственно через переключающий клапан (10).

5. Устройство по п. 4, в котором четвертый трубопровод (L4) для отходящего газа, выполненный с возможностью отвода отходящего газа из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны (Т2) второй ступени, сходится или соединяется со вторым трубопроводом для отходящего газа (L2), а затем ведет к выпускной трубе.

6. Устройство по п. 4, в котором адсорбционная колонна (Т1) первой ступени и адсорбционная колонна (Т2) второй ступени соответственно имеют по меньшей мере один слой активированного угля и/или

адсорбционная колонна (Т1) первой ступени и адсорбционная колонна (Т2) второй ступени имеют одинаковые или разные конструкции и размеры.

7. Устройство по п. 4, в котором адсорбционная колонна (Т1) первой ступени и адсорбционная колонна (Т2) второй ступени соответственно имеют два или больше слоев активированного угля (A, B, C) и два или больше слоев активированного угля образованы путем разделения пористой пластиной и/или

адсорбционная колонна (Т1) первой ступени и адсорбционная колонна (Т2) второй ступени имеют одинаковые или разные конструкции и размеры.

8. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором по меньшей мере одна адсорбционная колонна (Т1) первой ступени и адсорбционная колонна (Т2) второй ступени может быть использована таким образом, что две или больше адсорбционных колонн располагают рядом друг с другом.

9. Устройство по п. 8, в котором каждая из газоотводных камер паратактических адсорбционных колонн первой ступени разделена на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b) или на три камеры - верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c) соответственно; и

в случае, когда адсорбционная колонна (Т1) первой ступени симметричного типа с двойной колонной имеет две или больше паратактических адсорбционных колонн первой ступени, газоотводная камера каждой из паратактических симметричных двойных колонн, служащих в качестве адсорбционных колонн первой ступени, разделена на две камеры - верхнюю камеру и нижнюю камеру (a, b), или на три камеры - верхнюю камеру, среднюю камеру и нижнюю камеру (a, b, c) соответственно, и более предпочтительно трубопроводы, отводящие отходящий газ из камер на одном и том же уровне в разных адсорбционных колоннах, могут быть объединены или соединены друг с другом.

10. Устройство по п. 9, в котором трубопроводы, отводящие отходящий газ из камер на одном и том же уровне в разных адсорбционных колоннах, могут быть объединены или соединены друг с другом.

11. Устройство по любому из пп. 1-7, в котором колонна (Т3) десорбции активированного угля снабжена зоной нагрева в верхней части, буферной зоной в средней части и зоной охлаждения в нижней части, при этом трубопровод (L1a) для входа обогревающего газа и трубопровод (L1b) для выхода обогревающего газа присоединены соответственно к нижней боковой части и верхней боковой части зоны нагрева в верхней части колонны, а трубопровод (L2a) для входа охлаждающего газа и трубопровод (L2b) для выхода охлаждающего газа присоединены соответственно к нижней боковой части и верхней боковой части зоны охлаждения в нижней части колонны и трубопровод (L3a) для транспортировки кислотного газа, отходящий из боковой части буферной зоны в средней части десорбционной колонны (T3), присоединен к системе получения кислоты

12. Устройство по п. 11, в котором ответвляющийся патрубок (L3a') для обогревающего газа ответвляется от начального конца трубопровода (L3a) кислотного газа, а другой конец патрубка (L3a') для обогревающего газа сообщается по меньшей мере с одним из трубопровода (L1a) для ввода обогревающего газа и трубопровода (L1b) для вывода обогревающего газа, так что ответвляющийся патрубок (L3a') для обогревающего газа служит в качестве ответвляющегося патрубка, ответвляющегося от трубопровода (L1a) для входа обогревающего газа или от трубопровода (L1b) для выхода обогревающего газа.

13. Способ десульфуризации и денитрации отходящего газа с использованием устройства для десульфуризации и денитрации отходящего газа по п. 1 или 2, при этом указанный способ включает:

I) стадии десульфуризации и денитрации: исходный отходящий газ транспортируется в камеру (3) для ввода газа адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, затем последовательно проходит через один или более слоев активированного угля в адсорбционной колонне (Т1) первой ступени, отходящий газ контактирует с активированным углем, добавляемым через верхнюю часть адсорбционной колонны (Т1) первой ступени перекрестным образом, загрязняющие вещества, содержащиеся в отходящем газе, удаляются или частично удаляются активированным углем затем

отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, отходящий газ, выпускаемый из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны (T1) первой ступени, направляется в выпускную трубу через второй трубопровод (L2) для отходящего газа для выпуска, отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выпускаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, транспортируется обратно для объединения с исходным отходящим газом в первом трубопроводе (L1) для отходящего газа посредством третьего трубопровода (L3) для отходящего газа, в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружается из нижней части адсорбционной колонны (Т1)первой ступени.

14. Способ по п. 13, в котором одновременно с осуществлением стадий по п. 13 разбавленный аммиак подается в трубопровод (L1) для ввода отходящего газа адсорбционной колонны (Т1) первой ступени или подается в трубопровод (L1) для ввода отходящего газа и в адсорбционную колонну (Т1) первой ступени.

15. Способ по п. 13, который дополнительно включает:

II) стадии десорбции активированного угля: активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, переносят из нижней части адсорбционной колонны (Т1) первой ступени в зону нагрева колонны (Т3) десорбции активированного угля, имеющей зону нагрева в верхней части и зону охлаждения в нижней части, для десорбции и регенерации активированного угля, затем подвергнутый десорбции и регенерированный активированный уголь поступает вниз через зону охлаждения и выгружается из днища десорбционной колонны (Т3); причем

азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) во время процесса десорбции, необязательно азот в то же самое время подают в нижнюю часть десорбционной колонны (Т3) через второй трубопровод для подачи азота и азот, подаваемый в десорбционную колонну (Т3), переносит газообразные загрязняющие вещества, десорбированные путем тепловой десорбции из активированного угля, включая SO₂ и NH₃, из секции средней части между зоной нагрева и зоной охлаждения, а затем их транспортируют в систему получения кислоты через трубопровод (L3a) кислотного газа.

16. Способ десульфуризации и денитрации отходящего газа, использующий устройство для десульфуризации и денитрации отходящего газа по пп. 4, 5 или 6, который включает:

I) стадии десульфуризации и денитрации:

1) исходный отходящий газ транспортируется в камеру (3) для ввода газа адсорбционной колонны (Т1) первой ступени через первый трубопровод (L1) для отходящего газа, а затем последовательно проходит через один или более слоев активированного угля в адсорбционной колонне (Т1) первой ступени, отходящий газ контактирует с активированным углем, добавляемым из верхней части адсорбционной колонны (Т1) первой ступени перекрестным образом, загрязняющие вещества, содержащиеся в отходящем газе, удаляются или частично удаляются активированным углем; затем,

2) в случае когда адсорбционная колонна (Т1) первой ступени имеет верхнюю газоотводную камеру (а) и нижнюю газоотводную камеру (b), отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а) и в нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны (T1) первой ступени, в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружают из нижней части адсорбционной колонны (T1) первой ступени; причем отходящий газ, выпускаемый из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, транспортируется в выпускную трубу через второй трубопровод (L2) для отходящего газа для выброса, отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выгружаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, подают в камеру (3') для ввода газа адсорбционной колонны (Т2) второй ступени через третий трубопровод (L3) для отходящего газа и он последовательно проходит через один или более слоев активированного угля в адсорбционной колонне (Т2) второй ступени, отходящий газ, который выводят из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны (Т2) второй ступени, транспортируется через четвертый трубопровод (L4) для отходящего газа для объединения с отходящим газом во втором трубопроводе (L2) для отходящего газа, а затем выпускается, или,

в случае когда адсорбционная колонна (Т1) первой ступени имеет верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b), отходящий газ поступает в верхнюю газоотводную камеру (а), среднюю газоотводную камеру (с) и нижнюю газоотводную камеру (b) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выгружают из нижней части (Т1) адсорбционной колонны первой ступени; причем отходящий газ, выпускаемый из верхней газоотводной камеры (а) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, транспортируют в выпускную трубу через второй трубопровод (L2) для отходящего газа для выброса, отходящий газ, содержащий небольшое количество загрязняющих веществ и выпускаемый из нижней газоотводной камеры (b) адсорбционной колонны (Т1) первой ступени, подается в камеру (3') для ввода газа адсорбционной колонны (Т2) второй ступени через третий трубопровод (L3) для отходящего газа, и он последовательно проходит через один или более слоев активированного угля адсорбционной колонны (Т2) второй ступени, отходящий газ, выпускаемый из газоотводной камеры (9) адсорбционной колонны (Т2) второй ступени, транспортируется через четвертый трубопровод (L4) для отходящего газа для объединения с отходящим газом во втором трубопроводе (L2) для отходящего газа, а затем выпускается, отходящий газ, который выводят из средней газоотводной камеры (с) адсорбционной колонны (T1) первой ступени, транспортируется через пятый трубопровод (L5) для отходящего газа и переключается с помощью переключающего клапана (10), чтобы объединиться с отходящим газом во втором трубопроводе (L2) для отходящего газа или с отходящим газом в третьем трубопроводе (L3) для отходящего газа соответственно, в то время как активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, выпускается из нижней части адсорбционной колонны (T2) второй ступени.

17. Способ по п. 16, в котором одновременно с проведением стадий по п. 16 разбавленный аммиак подается в первый трубопровод (L1) для отходящего газа адсорбционной колонны (T1) первой ступени и необязательно вводится в адсорбционную колонну (T1) первой ступени и/или адсорбционную колонну (Т2) второй ступени.

18. Способ по п. 17, в котором по меньшей мере одну из адсорбционной колонны (T1) первой ступени и адсорбционной колонны (Т2) второй ступени можно использовать таким образом, чтобы две или больше адсорбционных колонн располагались рядом друг с другом.

19. Способ по п. 16, который дополнительно включает:

II) стадии десорбции активированного угля: активированный уголь, который адсорбировал загрязняющие вещества, направляют из нижней части адсорбционной колонны (Т1) первой ступени и/или нижней части адсорбционной колонны (Т2) второй ступени в зону нагрева колонны (Т3) десорбции активированного угля, которая имеет зону нагрева в верхней части и зону охлаждения в нижней части, для десорбции и регенерации активированного угля, затем подвергнутый десорбции и регенерации активированный уголь проходит вниз через зону охлаждения и выгружается из нижней части десорбционной колонны (Т3); причем

азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) при проведении процесса десорбции.

20. Способ по п. 19, в котором азот подают в верхнюю часть десорбционной колонны (Т3) при проведении процесса десорбции и азот в то же время подают в нижнюю часть десорбционной колонны (Т3) через второй трубопровод для азота; и азот, подаваемый в десорбционную колонну (Т3), переносит газообразные загрязняющие вещества, десорбированные за счет тепловой десорбции из активированного угля, включая SO2 и NH3, из участка средней зоны между областью нагрева и областью охлаждения, а затем транспортирует их в систему получения кислоты через трубопровод (L3a) кислотного газа.