close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL169749B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) 169749
(13) B1
(2 1) Num er zgłoszenia:
298336
(51) IntCl6
B 01D 53/60
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(2 2) Data zgłoszenia
01.04.1993
)Sposób
4
5
(
usuwania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych takich jak SO2 i NOx
z przemysłowych gazów odlotowych
(73)
(43)
Uprawniony z patentu:
Instytut Chemii i Techniki Jądrowej,
Warszawa, PL
Zgłoszenie ogłoszono:
03.10.1994 BUP 20/94
(72)
Twórcy wynalazku:
Andrzej G. Chmielewski, Warszawa, PL
Zbigniew Zimek, Warszawa, PL
Janusz Licki, Warszawa, PL
Bohdan Tymiński, Warszawa, PL
Edward lller, W arszawa, PL
Andrzej Dobrowolski, W arszawa, PL
O udzieleniu patentu ogłoszono:
30.08.1996 WUP 08/96
(5 7 )
1. Sposób usuwania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych takich jak SO 2 i NOx z
przemysłowych gazów odlotowych metodą radiacyjną, z wykorzystaniem co najmniej dwustopniowego wzbudzenia gazu wiązką elektronów, znamienny tym, że naświetlanie gazu
prowadzi się w kaskadowym układzie co najmniej dwóch akceleratorów, przy czym z
pierwszego akceleratora dostarcza się więcej energii niż z każdego z pozostałych akceleratorów w kaskadzie.
PL 169749
B1
(45)
Sposób usuwania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych
takich jak SO2 i NOx z przemysłowych gazów odlotowych
Zastrzeżenia
patentowe
1. Sposób usuwania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych takich jak SO 2 i NOx z przemysłowych gazów odlotowych metodą radiacyjną, z wykorzystaniem co najmniej dwustopniowego
wzbudzenia gazu wiązką elektronów, znamienny tym, że naświetlanie gazu prowadzi się w
kaskadowym układzie co najmniej dwóch akceleratorów, przy czym z pierwszego akceleratora
dostarcza się więcej energii niż z każdego z pozostałych akceleratorów w kaskadzie.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w przypadku dwustopniowego napromieniania gazu z pierwszego akceleratora dostarcza się 55-65% dawki sumarycznej, a z drugiego
akceleratora dostarcza się 45-35% dawki sumarycznej.
*
*
*
Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych takich
jak SO 2 i NOx z przemysłowych gazów odlotowych metodą radiacyjną, z wykorzystaniem co
najmniej dwustopniowego wzbudzenia gazu wiązką elektronów.
Znane są sposoby jednoczesnego usuwania kwaśnych zanieczyszczeń w postaci tlenków
siarki i azotu z przemysłowych odlotowych gazów za pomocą aktywacji gazów wiązką elektronów i dalszej neutralizacji powstałych kwasów amoniakiem. Preces na ogół prowadzi się w
układzie składającym się z elektrofiltrów i ewentualnie urządzeń kondycjonujących gaz, na
przykład z wieży chłodząco-nawilżającej, stacji dozowania amoniaku, komory reakcyjnej wyposażonej z źródło wiązki elektronów oraz urządzeń do oddzielania gazu odlotowego od
produktu reakcji kwaśnych zanieczyszczeń z amoniakiem, zwykle w postaci mieszaniny
(NH 4 ) 2 SO4 i NH 4 NO 3 , która stanowi cenny nawóz sztuczny. Przykłady takich rozwiązań podane
są w literaturze np. J. Warych "Oczyszczanie przemysłowych gazów odlotowych", WNT,
Warszawa 1988, str. 419.
Obecnie prowadzone są szerokie badania nad optymalizacją tego procesu, mające na celu
zwiększenie skuteczności usuwania niepożądanych zanieczyszczeń i obniżenia kosztów jego
prowadzenia (opisy patentowe JP 01135519, EP 294650, CN 1030025, US 4882020, DE
3622621, PL 153259 oraz polskie zgłoszenia patentowe nr P. 284996 z dnia 90-04-28, P. 290329
i P. 290330 z dnia 91-05-21 oraz P. 297240 z dnia 92-12-30 i inne).
Stwierdzono, że energia wiązki elektronów zaabsorbowana w gazie zużywana jest głównie
na usuwanie tlenków azotu oraz w mniejszym stopniu na utlenianie i eliminowanie SO 2 , który
głównie usuwany jest w obecności amoniaku oraz pary wodnej na drodze reakcji termicznej.
Jak wynika z podstaw inżynierii procesowej najlepsze efekty usuwania NOx zostaną
uzyskane przy wielostopniowym wzbudzeniu gazu wiązką elektronów za pomocą kaskady kilku
akceleratorów. Z punktu widzenia inwestycyjnego i operacyjnego najkorzystniejsze jest dwustopniowe naświetlenie gazu. Zasada ta została wykorzystana po raz pierwszy w zbudowanej
stacji pilotowej w EC Kawęczyn (A.G. Chmielewski i wsp. Rad.Phys.Chem., 40(4), 321-325
(1992)). Badania dotyczące tego zagadnienia prowadzone były również przez ośrodki japońskie
(S. Sato i wsp. Int.Symp. on App. of Isotopes and Rad. in Conserv. of Environment, Karlsruhe,
1992, Wyd. IAEA, Vienna, SM-325(116)) i niemieckie (HR. Paur, W. Schikarski, ibid, SM325(187)).
We wszystkich przypadkach na poszczególnych stopniach napromieniania stosowano
równy podział dawki mierzonej w kGy [kJ/kg], co pokazano na rysunku fig. 1.
W opisie do polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 297240 z dnia 30 grudnia 1992
przedstawiono rozwiązanie, w którym gazy odlotowe napromieniano wiązką elektronów o
169 749
3
sumarycznej dawce 5-20 kGy. W przypadku napromieniania wiązką elektronów z jednego
akceleratora, do gazu należało doprowadzić energię w zakresie górnej granicy powyższej dawki.
Stwierdzono również, że taki sam efekt, to znaczy taki sam stopień usunięcia zanieczyszczeń,
uzyskuje się przy znacznie mniejszej dawce o ile zastosuje się układ kaskadowy dwóch
akceleratorów. W przypadku zastosowania układu kaskadowego dwóch akceleratorów identyczny efekt to znaczy taką samą ilość usuniętego NOx uzyskano przy sumarycznej mocy dawki
zbliżonej do dolnej granicy podanego powyżej zakresu.
Otrzymane wyniki świadczą o tym, że przy kaskadowym układzie dwóch akceleratorów
uzyskuje się znaczne zmniejszenie zużycia energii przy zachowaniu dużej efektywności usuwania NOx, co zilustrowano na wykresie fig. 2.
W niniejszym opisie przez akcelerator należy rozumieć każde źródło wiązki elektronów.
Nieoczekiwanie okazało się, że można jeszcze dalej zmniejszyć zużycie energii na usuwanie niepożądanych kwaśnych zanieczyszczeń z przemysłowych gazów odlotowych, poprzez
zmniejszenie ilości energii dostarczanej z drugiego i następnych akceleratorów w kaskadzie.
Stwierdzono, że przy obliczonej teoretycznie dawce energii, którą należy dostarczyć z dwóch
akceleratorów usytuowanych kaskadowo, można bez uszczerbku dla skuteczności usuwania
zanieczyszczeń obniżyć o kilka % ilość energii dostarczanej z drugiego akceleratora. Jest to
niezwykłe spostrzeżenie pozwalające na dalsze obniżenie kosztów prowadzenia procesu.
Według wynalazku sposób usuwania kwaśnych zanieczyszczeń gazowych takich jak SO 2
i NOx z przemysłowych gazów odlotowych metodą radiacyjną, z wykorzystaniem co najmniej
dwustopniowego wzbudzenia gazu wiązką elektronów, polega na tym, że energia dostarczana
jest do gazu nierównomiernie. W rozwiązaniu według wynalazku naświetlanie gazu prowadzi
się w kaskadowym układzie co najmniej dwóch akceleratorów, przy czym z pierwszego
akceleratora dostarcza się więcej energii niż z każdego z pozostałych akceleratorów w kaskadzie.
Z drugiego i następnych akceleratorów w kaskadzie dostarcza się zmniejszoną ilość energii w
porównaniu ze źródłem pierwszym. W przypadku dwustopniowego napromieniania ilość energii
dostarczana z drugiego akceleratora może być obniżona nawet o 5% i więcej. Tak więc w
pierwszym aspekcie korzyścią z zastosowania wynalazku jest oszczędność energii. Ale wynalazek można ocenić również w aspekcie uzyskiwania wyższej efektywności usuwania niepożądanych zanieczyszczeń przy tej samej ilości dostarczanej energii niż w przypadku równomiernego
napromieniania. Przy zróżnicowaniu określonej sumarycznej dawki, poprzez zwiększenie dawki
z pierwszego akceleratora i obniżenie dawki z drugiego akceleratora, ale przy zachowaniu dawki
sumarycznej, uzyskuje się wyższy % usuwania zanieczyszczeń. Przy założonej dawce sumarycznej rozkład energii korzystnie jest taki, że z pierwszego źródła dostarcza się 55-65% sumarycznej dawki a w drugim stopniu kaskady 45-35% sumarycznej dawki.
Przy takim rozkładzie ilości dostarczonej energii uzyskano wyniki przedstawione na
wykresach fig. 3 i fig. 4. Oba te wykresy fig. 3 i 4 przedstawiają krzywą nr 1 wyniki uzyskane
przy prowadzeniu procesu z równomiernym rozkładem dawki z dwóch akceleratorów oraz
krzywą nr 2 wyniki uzyskane ze zróżnicowaną dawką, to znaczy wyzszą dawką z pierwszego
akceleratora i niższą dawką z drugiego akceleratora. Wykresy fig. 3 i fig. 4 dotyczą gazu o innej
zawartości NOx i tak w przypadku fig. 3 badania prowadzono z gazem o zawartości 150 ppm
NOx, zaś fig. 4 dotyczy gazu o zawartości 310 ppm NOx.
Z przedstawionych wykresów wyraźnie wynika, ze w przypadku nierównomiernego
podziału mocy dawki między stopniami lepszy efekt osiąga się w przypadku, gdy z drugiego
akceleratora dostarcza się 44,2% dawki sumarycznej. I tak w przypadku równomiernego
podziału dawki (6 kGy I stopień, 6 kGy II stopień) sumaryczna dawka dla osiągnięcia efektywności 80% wynosi 12 kGy. Jeśli zastosuje się wyżej wspomniany nierównomierny podział dawki
między oba stopnie, zużycie energii wyniesie 11,75 kGy. Na przebieg procesu ma wpływ
stężenie początkowe NOx, co prezentują krzywe na fig. 4. Przy stężeniu wlotowym 310 ppm
korzystny podział dawki wynosi 59,1% w stopniu I i 40,9% w stopniu II. Dla 80% usunięcia
NOx dawka sumaryczna przy równomiernym jej rozdziale wynosi 10,15 kGy a przy nierównomiernym podanym powyżej 9,75 kGy. Obserwowane efekty są zatem wyższe przy wyzszych
stężeniach wlotowych tlenków azotu oraz, jak ilustrują to krzywe 1 i 2 na fig. 4, większe
4
169 749
oszczędności energetyczne uzyskuje się przy wyzszych wymaganych efektywnościach usunięcia
NOx np. 90%.
Poniższe przykłady przedstawiono dla zilustrowania wynalazku, nie ograniczając jego
zakresu.
P r z y k ł a d I. Eksperyment przeprowadzono na stacji pilotowej w EC Kawęczyn przy
przepływie gazów spalinowych wynoszącym 10 000 N m 3/h. Stężenie tlenków azotu NOx (w
przeliczeniu na NO 2 ) wynosiło 150 ppm i 300 ppm SO 2 . Dawkę zmieniano w zakresie 0-13 kGy,
stężenie amoniaku na wlocie wynosiło 0,7 wartości stechiometrycznej wg stężeń początkowych
SO 2 i NOx, wilgotność 7% obj. a temperatura na wlocie do reaktora 70°C. Wyniki pomiarów
przedstawia fig. 3. Krzywa 1 przedstawia przypadek kiedy dawka była podzielona równomiernie
w obu stopniach naświetleń (D/2, fig. 1). Krzywą 2 uzyskano, kiedy na pierwszym stopniu
dostarczono 55,8% a w drugim 44,2% dawki sumarycznej. Dla dawki sumarycznej 13 kGy w
drugim przypadku uzyskano skuteczność usuwania NOx o 7% wyższą.
P r z y k ł a d II. W tym przypadku stężenie NOx wynosiło 310 ppm, stężenie SO 2 950
ppm a przepływ gazu jedynie 1000 Nm3/h. Pozostałe warunki procesu były podobne jak w
przykładzie I. Tym razem najlepsze rezultaty uzyskano dla przypadku, gdy 59,1% dawki
sumarycznej dostarczano w punkcie pierwszym a 40,9% w drugim stopniu naświetlania elektronami. Wyniki przedstawia fig. 4, gdzie powyższy przypadek przedstawia krzywa 2. Dla dawki
sumarycznej 15 kGy wydajność usuwania NOxjest o 7% wyższa dla nierównomiernego podziału
dawki (pierwszy stopień 0,591 i drugi 0,409).
169 749
Fig. 2
169 749
Fig. 3
169 749
Fig. 4
169 749
Fig. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
468 Кб
Теги
pl169749b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа