用于处理至少一种气态流出物流的设备及相应的处理方法

摘要

本发明涉及一种用于处理至少一种气态流(14)的设备，该设备包括单反应器(10)，所述单反应器的形状为截头‑圆锥形或圆柱‑圆锥形，并且允许通过重力来回收通过用电子束(18)处理所述至少一种气态流(14)获得的液体产物(26)，并且所述设备至少包括：‑布置在所述单反应器(10)的顶部的用于所述至少一种气态流(14)的入口装置(12)；‑用于发射电子束(18)的装置(16)，所述束基本上面向所述气体流的流动方向；‑从用于已经历所述处理的来自至少一种气态流出物(14)的气体产物(22)的单反应器(10)的出口装置(20)，所述出口装置设置在所述反应器的底部；以及‑用于回收液体副产物(26)的装置(24)。本发明还包括相应的处理方法。

权利要求

1.一种用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，所述单反应器具有锥形或圆柱-圆锥形形状，并且所述单反应器至少包括所述单反应器(10)中的所述至少一种污染的气态流(14)的入口装置(12)，所述入口装置布置在所述单反应器(10)的顶部；用于供应至少一种试剂的装置(40)；所述单反应器中的电子束(18)的发射装置(16)，该束基本上定向在所述单反应器(10)中的所述至少一种污染的气态流(14)的流通方向上；所述至少一种污染的气态流(14)的已经历所述电子束处理的气态产物(22)的所述单反应器(10)的出口装置(20)，所述出口装置布置在所述反应器的底部；以及用于回收液体产物(26)的装置(24)，布置在所述单反应器(10)的下部中，其特征在于，所述方法至少包括以下阶段：

-引入至少一种污染的气态流(14)；

-将氨和水的至少一种液体试剂引入到所述至少一种污染的气态流中；

-使所述至少一种污染的气态流、液态氨和水的混合物经受电子束(18)的作用，以用于诱导自由基的形成，所述自由基分解挥发性的有机化合物和二噁英并且将硫氧化物和氮氧化物转化成硫酸盐和硝酸铵的混合物；

-将由处理所述至少一种污染的气态流(14)获得的所述液体产物(26)与经处理的气态产物分离；

-排空所述气态产物；

-基于所述锥形或圆柱-圆锥形形状并借助重力，收集并回收由通过电子束处理所述至少一种污染的气态流(14)而获得的所述液体产物(26)。

2.根据权利要求1所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，所述电子束(18)在所述单反应器(10)中的所述至少一种污染的气态流的流通方向D上发射。

3.根据权利要求1所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，从用作至少一种液体试剂的废水的辐射分解所获得的活性实体的产生是利用所述单反应器(10)中水分含量的过饱和来完成的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，将所述至少一种液体试剂注入到所述单反应器(10)内是以喷雾的形式完成的，以便产生雾，从而增强气体与液体之间的接触表面。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，所述至少一种污染的气态流(14)的所述入口装置(12)和所述气态产物(22)的所述出口装置(20)以如下方式布置，使得在所述单反应器(10)中限定正或负

30°的竖直流通方向D。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，利用洗涤装置(44)来完成对已经受通过电子束(18)进行的处理的所述气态产物(22)的洗涤。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，将由通过电子束(18)处理所述至少一种污染的气态流(14)获得的所述液体产物(26)回收在设置在所述单反应器(10)中的液槽中。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，由通过电子束(18)处理所述至少一种污染的气态流(14)获得的所述液体产物(26)通过用于回收所述液体产物(26)的装置(32)来回收，和/或其中所述液体产物通过设置在所述单反应器(10)中的用于再注入的装置(42-4，42-5)被再注入。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的用于在单反应器(10)中处理至少一种污染的气态流(14)的方法，其中，所述单反应器(10)由被包含在所述单反应器中的引导装置(52)引导。

说明书

用于处理至少一种气态流出物流的设备及相应的处理方法

[0001] 本发明涉及一种用于处理至少一种气态流，更具体而言一种污染的气态流出物流，以达到净化的目的的设备。

[0002] 已知，许多气态流出物是被污染的。为了净化这些气态流出物，存在包括在包含各自具有一种功能的多个反应器的线路中处理这些流出物的现有技术解决方案。

[0003] 一种已知的处理包括在该线路中反应器之一中对气态流进行高能电子轰击。

[0004] 如果将这些气体与合适的试剂结合，则电子轰击能确保包含在气态流出物中的分子尤其是污染分子的电离和激发。存在的试剂和由电子轰击产生的自由基将与气态流出物中的污染化合物反应，从而一方面提供沉淀物形式的无污染产物和从其中去除了污染产物的气态产物。

[0005] 因此，由含有硫氧化物和氮氧化物的气体获得硫酸铵和硝酸铵。这样的气体从精炼厂、重油工业、焚化炉或钢厂获得。

[0006] 已知的处理线路因此包括用于引入试剂，用于对它们进行电子轰击以及用于回收产物的多个反应器。

[0007] 可以参考公开了这类配置(arrangement)的专利申请WO 2010/141306。

[0008] 在这些配置下，其实际上是多个反应器的线路。还要注意的是该轰击与气态流的流通(循环)方向垂直。然而，已知在与气态流的气体分子碰撞期间，电子迅速失去能量。

[0009] 因此电子在流的上层具有非常高的能量，而在流的下层具有较低的能量。

[0010] 因此，该轰击是不均匀的。

[0011] 唯一的解决方案是以充足的数量和能量扩散这些电子，以便这些电子以合适的方式处理下层，但是在反应器的顶部存在无效的非常大量的能量以及在反应器的底部存在能量损失，这常常是需要成本的。

[0012] 还需要用于不同应用，特别是聚合物的生产的相同类型。在这些方法过程中，电子的轰击可以导致产生自由基和/或激活单体以使它们更具反应性并且确保更完全且更快的聚合反应，或者使得在催化剂的存在下进行接枝成为可能。

[0013] 本发明的目的是通过用电子束对气体进行轰击而使在单个反应器中的有效气体处理成为可能。

[0014] 为此，本发明提供了用于处理至少一种气态流，特别是一种污染的气态流出物流的设备。

[0015] 关于根据本发明的用于处理至少一种气态流的方法，其至少包括以下阶段(步骤)：

[0016] -引入至少一种气态流；

[0017] -引入至少一种试剂；

[0018] -使所述气态流和所述至少一种试剂经受电子束；

[0019] -将一方面由通过电子束处理所述至少一种气态流而获得的一种或多种产物，与另一方面被处理的气态产物分离；这发生在根据本发明的单反应器中。

[0020] 现根据具体实施例，相对于附图，来详细地描述所述设备和方法，在该附图中，单幅图示出了使根据本发明的方法的实施成为可能的设备的示意图(主要是根据侧向视角的剖面图)。

[0021] 现在描述的设备涉及一种反应器，该反应器更特别地适于处理污染的气态流出物流，但也会发现用于例如其中有必要在催化剂的存在下激活如高分子化学中的气体化合物的自由基的其他应用。

[0022] 根据本发明的设备包括单反应器10、所述单反应器中至少一种气态流14的入口装置12、所述反应器中电子束18的发射装置16、以及已进行电子束处理的气态产物22的单反应器的出口装置20。

[0023] 所述单反应器还包括用于回收液体副产物26的装置24，所述装置布置在所述单反应器的下部中。

[0024] 应注意，在如单幅图图解示出的配置中，所述至少一种气态流的入口装置12布置在所述单反应器10的顶部，以及在该图中，所述气态产物的出口装置20布置在所述单反应器10的底部。

[0025] 所述单反应器是形状有利地为锥形和甚至是圆柱-圆锥形的腔体28。

[0026] 这种几何形状具有产生从反应器顶部到底部的温度梯度从而优化处理气态流出物中包含的污染物的效果的优点。例如，电子束对氮氧化物的消除率(elimination yield)通过高的气态流出物温度(例如，对于高于100℃的温度)来提高，而在较低的温度(例如，对于低于60℃的温度)获得对硫氧化物更好的消除率。

[0027] 在优选的实施方式中，所述至少一种气态流14经由入口装置12引入，并朝向出口装置20实现流通(循环)，由此限定流通的方向D，以箭头标出。在这种情形下，甚至更有利地，该方向为竖直取向。

[0028] 入口装置12由所述顶部的至少一个开孔(tapping)横向地构成，但以这样的方式朝向所述单反应器10倾斜，使得在这些入口装置12中形成的可选液体在重力的作用下流入到所述单反应器10中。

[0029] 在所述反应器10中电子束18的发射装置16布置在该反应器的顶部。所发射的电子束18以用于本发明的特定的和敏感的方式定向，因为所述束18定向在所述至少一种气态流的流通方向上，即流通的方向D上；这伴有±30度的公差，以获得高产量。

[0030] 所述束18的能量一方面根据待处理的气态流的性质而调整，另一方面，根据引入到所述单反应器10中的分子的反应性来调整。

[0031] 电子束18的几何形状以这样的方式适应所述反应器顶部的几何形状，从而覆盖所述反应器的顶部部分；这以统一和均匀的方式发生。

[0032] 在下部中，用于回收液体副产物26的装置24由锥形的单反应器10本身的下部构成。有利地，因此反应器的基部(foot)30在形状上是圆柱形的，是上部的锥形形状的延伸。

[0033] 单反应器10还可以包括在其基部(base)中制造的收集井32，通过这种方式而在形成在所述反应器的基部的液体槽本身内产生低收集点。

[0034] 所述气态产物的出口装置20，即布置在所述单反应器10的底部的装置，包括大体上朝向再循环系统或朝向杆状物(shaft)36与露天接触的开孔34，用于处理污染的气态流出物的应用。将例如风扇形式的流通装置38以这样的方式插入，从而使所述气态产物22流通。

[0035] 应注意到开孔34以这样的方式朝向上方，使得由气态产物夹带的或通过例如冷凝形成的可选液体通过重力朝向所述单反应器10的内部流动。

[0036] 所述单反应器10还配备有用于引入试剂的装置40，所述装置使将这些试剂引入到所述反应器10中成为可能。这些引入装置40可以采取至少一个开孔42的形状。

[0037] 在所呈现的实施例中，提供至少下述开孔用于处理污染的气态流出物流：

[0038] 开孔42-1，用于注入水；

[0039] 第一开孔42-2，用于注入氨；

[0040] 氨的第二开孔42-3；以及

[0041] 开孔42-4，用于回收液体流出物。

[0042] 在开孔的情况下，基于需求，开孔可以以具有喷嘴的扩散环的形式存在于所述单反应器10的内部，例如以这种方式从而分配液体并可选地将它们微粉化，从而使如下所述的电子轰击的更大效果成为可能。

[0043] 所述设备最后还包括用于洗涤气态产物的装置44。

[0044] 这些装置44可以由用于喷射水的喷嘴46构成，即设置在气态流的出口处的装置。

[0045] 可有利地通过在反应器出口处喷射/液体喷雾来提供用于洗涤气态流出物的“帘子(幕，curtain)”。

[0046] 以有利的方式，用于泵送液体副产物26的第一部分(以盐的形式高度浓缩的)的装置48也与单反应器10关联并且更具体而言与收集井32关联。

[0047] 对于液体副产物26的第二部分的回收，通过专用于该目的的开孔42-4，设置有用于利用位于槽顶部的采样开孔42-5来泵送位于反应器底部的副产物26的装置50。

[0048] 通常，所述设备包括自动引导系统52，其由外壳表示，所述外壳包括泵、流量传感器、压力传感器、温度传感器以及与引导和控制反应器内的反应、反应温度、处理之前和期间的所述气态流的停留时间所必须的所有元件相关联的计算机装置。这种仪器是已知的，并且没有详细地示出，这是因为其完全在本领域技术人员的范围之内并且部件是可通过交易获得的或容易得到的。

[0049] 该设备还包括用于储存以盐的形式高度浓缩的液体产物的贮存器54。

[0050] 现在描述与该设备一起使用的方法。

[0051] 该方法包括至少一系列以下阶段(步骤)：

[0052] -引入至少一种气态流14；

[0053] -在其目的是处理污染的气态流出物类型的至少一种气态流14的方法的情况下，引入至少一种试剂，特别是氨水NH4OH；

[0054] -使所述至少一种气态流和至少一种试剂经受电子束；

[0055] -将通过用电子束处理气态流获得的一种或多种液体产物与相反地，被处理的气态产物分离，这发生在单反应器10中。

[0056] 根据本发明中的应用的详细实例，所述方法提供—在处理由污染的气态流出物构成的至少一种气态流14的情况下—通过注入水和氨进行的处理。氨也可以气态形式注入。

[0057] 因此，只要引入一种这样的流，则所述气态流14通过引入装置12。这些引入装置12以横向的方式布置，使得不会干扰由这种束的发射装置16发射的电子束18，但是基于该结构，这些装置可以以集中的方式被定向在单反应器10中的气态流的流通方向D上。

[0058] 该方法在方向D上提供该电子束18的发射，所述方向是单反应器10中所述流的流通方向，所述单反应器中电子束18的发射方向与所述流的流通方向D之间的冲角(入射角，incidence)范围在±30°之间。

[0059] 目的是引导与单反应器10中的气态流的流通方向D基本上平行的电子束18。

[0060] 实际上，所述束18与反应器10中的气态流14的方向D越平行，所述束18的效果将越显著。所发射的电子在与进入的气态流14接触时具有最大的能量；这以均匀方式发生。

[0061] 另外，电子在气态流的方向上继续行进；因此电子倾向于在攻击反应器的壁之前和因此在经历相应的衰减(damping)之前，在反应器10中包含的气态流14的整个高度上攻击气态流14和试剂的分子。

[0062] 还应注意的是，在所示的配置中，不会被气体分子吸收的电子作用于所述单反应器10的底部处的液体产物26的槽的表面，从而继续不同分子的可选反应。

[0063] 因此，根据按照本发明的方法的改善，一方面，所收集的液体产物26在与引入装置接近的气态流14的顶部处被重新注入，以便使它们经受新的电子轰击。

[0064] 监控槽的pH值，以及反应器中所有的温度梯度参数。

[0065] 在处理烟雾的情况下，除去烟尘、粉煤灰和其他材料。

[0066] 使气态流出物SOx和NOx与试剂的混合物经受电子束(18)能诱导自由基的形成，所述自由基分解挥发性有机化合物和二噁英并且将硫氧化物和氮氧化物转换成硫酸盐和硝酸铵的混合物。

[0067] 对于所收集的液体产物26，进行倾倒，并且以盐的形式浓缩的产物发现在槽的底部中并以这种方式从所述单反应器10中去除，从而保持给定的槽水平并且去除重组和无污染的产物。

[0068] 储存这些产物以用于另外的用途或任何其他单独处理。

[0069] 将已进行电子轰击且依旧呈气态形式的气态产物流在所示的情况下疏散到大气中。

[0070] 为了确保非常满意的净化，对气态流进行例如喷水式洗涤，其中洗涤流出物由于开孔的倾斜而被重新引向反应器。

[0071] 这些液体流出物本身也在所述单反应器10中处理，直到达到最终的液体流出物形式。

[0072] 以改进的方式，也可以以这样的方式提供对单反应器10的壁的清洗，从而限制所述反应器的壁的腐蚀。同时，这种清洗大大地限制了由沉积而形成的壁的污垢。

[0073] 这样的方法可以以大的规模来进行，用于处理几十万标准的量(m3/h)。

[0074] 这种配置在工业方面是特别有利的，其中能量产率的强力增强和处理效果的大幅增加。

[0075] 另外，应当注意的是，以均匀的方式用相同能量的电子来处理气态流14的引入分子。

[0076] 单反应器10的这种配置还可以适合于增强化学和高分子领域中的效率和转化率，特别是当必须激活化合物或生成自由基时。

[0077] 具体而言，使得在有或没有加入一种或多种液体、固体或粉末化的试剂的情况下，在气态状态的一种或多种化合物的反应器中合成通过用电子束进行的处理获得的一种或多种产物成为可能。

[0078] 有利地，所述单反应器(10)内试剂的注入以喷射的形式完成，以便制造“雾”，从而增强气体和液体之间的接触表面。

[0079] 因此根据本发明的用于在湿相中处理流出物或气态流14的单反应器10使得以下情况成为可能：

[0080] -捕获流出物或气态流14中包含的化合物并在液相中对它们进行管理；

[0081] -将液体形式或粉末化形式的所有类型的试剂(例如，氨溶液，石灰粉或水)注入到反应器10中；

[0082] -将所有水处理的副产物和/或固体回收在位于反应器10的底部位置的槽中；

[0083] -将所述反应器10的底部位置的槽中回收的溶液朝向反应器10的顶部再注入。槽的溶液的再次流通使得可以增加用于处理这种溶液的副产品的浓度并因此优化/限制试剂的输入。

[0084] -显著形成了由通过加速的电子与水分子的相互作用而导致的废水的辐射分解的反应获得的活性(反应性)实体(氧化和还原基)。这些活性实体是由VGS方法处理气体的效率的起源，因为它们将诱导有机分子(二噁英、聚氯联苯、挥发性有机化合物……)的降解、硫氧化物或氮氧化物的氧化、气态流出物中包含的金属的减少。这种通过单反应器10中水分含量的过饱和来优化活性实体的产生是特别有利的，并且使得可以获得比用所谓的“干的”或“半湿的”方法获得的那些更好的处理性能水平。

[0085] -永久性地清洗反应器10中的壁和喷嘴，以便防止它们的污垢和它们的腐蚀。这种清洗还使得可以回收流出物或气态流14中包含的灰、烟尘和其他微粒。

[0086] 根据另一特征，因此根据本发明的方法的特征还在于从用作至少一种液体试剂的废水的辐射分解所获得的活性实体的产生是利用所述单反应器(10)中水分含量的过饱和来完成的。