用于去除气溶胶液滴的方法及装置制造方法及图纸

本公开涉及用于去除气溶胶的方法，所述方法包括以下步骤：使包含气溶胶的工艺气接触惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气，和使第一经除雾的工艺气接触聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气，其中所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，其中更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度。这样的方法的相关益处提供大体积液体从惯性除雾器中的高效去除，同时避免除雾器系统的液泛。本公开还涉及采用这样的除雾器对的用于硫酸制备的工艺装置。

Method and device for removing aerosol droplets

The present disclosure relates to a method for removing aerosols. The method comprises the following steps: making process aerosols containing aerosols contact inertial demister, providing process aerosols first through demisting, and making process aerosols first through demisting contact coalescing demister, and providing process aerosols second through demisting. The first inertial demister is more open and more open than the coalescing demister. It is defined as having a higher void fraction or a lower density. The related benefits of this method are to provide efficient removal of large volumes of liquid from the inertial demister while avoiding flooding of the demister system. The present disclosure also relates to a process device for the preparation of sulfuric acid using such demister pairs.

【技术实现步骤摘要】
用于去除气溶胶液滴的方法及装置
本公开涉及用于去除气溶胶的方法，所述方法包括两种除雾器，即开放的惯性除雾器和较不开放的聚结除雾器。更具体地，所述方法涉及这样的用于去除硫酸雾的方法和用于硫酸的冷凝的工艺装置以及用于硫酸的制备的工艺装置。本公开还涉及用于去除气溶胶的装置，所述装置包括两种除雾器，即开放的惯性除雾器和较不开放的聚结除雾器。更具体地，所述装置涉及这样的用于去除硫酸雾的方法和用于硫酸的冷凝的工艺装置以及用于硫酸的制备的工艺装置。
技术介绍
在化学过程中，气溶胶的去除是常见的单元操作。气溶胶液滴足够小和轻从而能够被工艺气一起带出。在这样的过程中的常规作法是，通过将小气溶胶液滴引导至聚结除雾器而将它们转化为较大的液滴，这将迫使液滴聚集至使它们在例如开放的惯性除雾器中更易于收集的尺寸和质量。当气溶胶液滴在气体中的量高时，将在除雾器中收集高体积的液体，这可能导致液体的向下流动阻挡气体的向上流动。该现象被称为液泛，并且可能对于除雾器的操作是有严重问题的。尤其当除雾器密实时，液泛将在除雾器中在较低的液体负载和/或气体速度下出现，因为减少的除雾器空隙还导致在除雾器内部较小的用于冷凝液体向下流动的体积和较高的向上的气体速度，并且因此一般特别注意将除雾器操作在低于所谓的液泛极限之下。我们现在发现，如果在较不开放的聚结除雾器中更完全地去除液滴之前在开放的惯性除雾器中捕获液滴，可以获得提高的除雾器效率。因此，在除雾器的开始部分捕获的向下流动的液体将具有较小的由除雾器材料阻挡的横截面面积。这具有以下后果：最后的聚结除雾器可以甚至更密实，因为已经去除了大部分液体。本公开的一个重要应用是从气流中去除硫酸。硫酸可以通过SO3的水合，然后例如通过众所周知的WSA过程冷凝H2SO4来制备。在该过程中，冷凝器和除雾器必须仔细设计以平衡对于硫酸的完全收率和酸雾的高效去除的需求。这要求将除雾器设计为在高气溶胶水平可操作，同时避免液泛，并且同时提供小颗粒的高效捕获。JP2011020026公开了一种用于通过用浓硫酸干燥从气流中去除水分的方法。该方法设计用于在除雾器被单质硫的沉淀阻塞时除雾器的冲刷和交换的组合，并且为了该目的，第一除雾器比第二除雾器更开放。该专利不涉及过量冷凝液体造成的液泛的问题。US2006207234涉及油过滤器的设计，其中过滤器表面采用表面张力设计以优化过滤器功能。其中没有提到液泛是所关注问题，并且没有对避免液泛的策略的具体描述。EP2708274涉及废气氧化过滤器的设计，其中出现除雾器的加热以促进油和粒状物质的氧化。尽管该专利描述了形成水膜的风险，但是其不认为液泛是问题。以上引用的现有技术没有详细说明包含气溶胶的气体中气溶胶的量，但是根据所给出的实施例的本质估计，在所有情况下，其低于1000ppm重量，并且因此与其中除雾器的液泛是风险的方法无关。
技术实现思路
为了本申请的目的，气溶胶应解释为气体中含有的小液滴，其中由液滴周围的气体施加的拖曳力基本上与液滴的重力平衡。一般地，气溶胶液滴直径将低于25μm。为了本申请的目的，除雾器应解释为对于流动开放的材料，其使得去除液滴并且降低离开除雾器的气体中的气溶胶浓度。为了本申请的目的，惯性除雾器应解释为具有由液滴惯性的机制主导的使得气溶胶浓度降低的空隙和结构的除雾器，所述液滴惯性的机制即，液滴撞击除雾器材料的表面并且形成液膜，其最终将通过重力排出。为了本申请的目的，聚结除雾器应解释为具有由通过增加液滴尺寸的机制主导的使得气溶胶浓度降低的空隙和结构的除雾器。因为除雾器机制与方法中的气溶胶的量和热条件相关，所以确定除雾器是惯性除雾器还是聚结除雾器应取决于方法的具体条件。然而，惯性除雾器将总是比聚结除雾器更开放，所述更开放由空隙分数或密度中的至少一个所确定。为了本申请的目的，在一组条件下的气体中的可冷凝物含量应解释为冷凝后的液体的体积(或质量)与冷凝前的气体的体积(或质量)的比。本公开涉及一种用于去除气溶胶的方法，所述方法包括以下步骤：使包含气溶胶的工艺气接触惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气，和使第一经除雾的工艺气接触聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气，其中，所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，其中更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度。这样的方法的相关益处提供大体积液体从惯性除雾器中的高效去除，同时避免除雾器系统的液泛。本公开还涉及一种用于去除气溶胶的装置，所述装置包括惯性除雾器和聚结除雾器，其中使包含气溶胶的工艺气接触所述惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气，和使第一经除雾的工艺气接触所述聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气，其中，所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，其中更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度。这样的装置的相关益处提供大体积液体从惯性除雾器中的高效去除，同时避免除雾器系统的液泛。在概括性实施方案中，本公开涉及一种用于去除气溶胶的方法，所述方法包括以下步骤：使包含气溶胶的工艺气接触惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气，和使所述第一经除雾的工艺气接触聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气，其中，所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，所述更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度，并且进入所述除雾器的所述工艺气具有大于5,000ppm重量、10,000ppm重量或20,000ppm重量的气溶胶含量。这样的方法的相关益处是提供大体积液体从惯性除雾器中的高效去除，同时避免除雾器系统的液泛。本公开还应涵盖其中使用至少两个除雾器的方法，只要这些除雾器中的两个以如上所述的配置使用即可。在概括性实施方案中，本公开还涉及一种用于去除气溶胶的装置，所述装置包括：惯性除雾器和聚结除雾器；其中包含气溶胶的工艺气接触所述惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气；其中所述第一经除雾的工艺气接触所述聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气；其中，所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，所述更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度，并且进入所述除雾器的所述工艺气具有大于5,000ppm重量、10,000ppm重量或20,000ppm重量的气溶胶含量。这样的装置的相关益处是提供大体积液体从惯性除雾器中的高效去除，同时避免除雾器系统的液泛。本公开还应涵盖其中具有至少两个除雾器的装置，只要这些除雾器中的两个以如上所述的配置即可。在另一实施方案中，所述惯性除雾器具有大于0.90的空隙分数，并且具有小于0.99、0.96或0.94的空隙分数。其益处是提供在惯性除雾器中的高效去除，避免聚结除雾器的液泛。在另一实施方案中，所述聚结除雾器具有大于0.60、0.75或0.82的空隙分数，并且具有小于0.90的空隙分数。其益处是提供在聚结除雾器中的非常高效的去除。在另一实施方案中，所述惯性除雾器具有大于30kg/m3、60kg/m3或80kg/m3的密度，并且具有小于100kg/m3、120kg/m3或160kg/m3的密度。其益处是提供在惯性除雾器中的高效去除，同时避免聚结除雾器的液泛。在另一实施方案中，所述聚结除雾器具有大于170kg/m3、180kg/m3或200kg/m3的密度，并且具有小于300kg/m3、350kg/m3或500kg/m3的密度。其益处是提供在聚结除雾器中的非常高效的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于去除气溶胶的方法，所述方法包括以下步骤：a.使包含气溶胶的工艺气接触惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气，和b.使所述第一经除雾的工艺气接触聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气，其中c.所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，所述更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度，d.并且进入所述除雾器的所述工艺气具有大于5,000ppm重量、10,000ppm重量或20,000ppm重量的气溶胶含量。

【技术特征摘要】
2017.08.08 DK PA2017004381.一种用于去除气溶胶的方法，所述方法包括以下步骤：a.使包含气溶胶的工艺气接触惯性除雾器，提供第一经除雾的工艺气，和b.使所述第一经除雾的工艺气接触聚结除雾器，提供第二经除雾的工艺气，其中c.所述第一惯性除雾器比所述聚结除雾器更开放，所述更开放定义为具有更高的空隙分数或更低的密度，d.并且进入所述除雾器的所述工艺气具有大于5,000ppm重量、10,000ppm重量或20,000ppm重量的气溶胶含量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述惯性除雾器具有大于0.90的空隙分数，并且具有小于0.99、0.96或0.94的空隙分数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚结除雾器具有大于0.60、0.75或0.82的空隙分数，并且具有小于0.90的空隙分数。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述惯性除雾器具有大于30kg/m3、60kg/m3或80kg/m3的密度，并且具有小于100kg/m3、120kg/m3或160kg/m3的密度。5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述聚结除雾器具有大于170kg/m3、180kg/m3或200kg/m3的密度，并且具有小于300kg/m3、350kg/m3或500kg/m3的密度。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中所述惯性除雾器在气流方向上的尺寸和所述聚结除雾器在气流方向上的尺寸之间的比大于0.5、1.0或1.5，并且小于10.0、5.0或2.0。7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中进入所述除雾器的气体的表观速度大于1.0m/s、2.0m/s或3.0m/s，并且小于7.0m/s、8.0m/s或10m/s。8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其中进入所述除雾器的工艺气与离开所述除雾器的工艺气的温度差小于5℃。9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的方法，其中所述工艺气包含硫酸气溶胶，其中在与所述惯性除雾器接触时气溶胶液滴中硫酸的浓度高于50重量％、60重量％或70重量％，并且低于99重量％、95重量％或90重量％。10.根据权利要求9所述的方法，其中至少一个除雾器由无机材料如玻璃棉或聚合物材料如包括乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的氟化物类聚合物制成。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述除雾器设置在耐热且耐酸的垂直管如玻璃管中，其中所述工艺气在所述管的内部流动，并且冷却介质如冷却空气在所述管的外部流动。12.根据权利要求9、10或11所述的方法，其中进入所述惯性除雾器的工艺气的温度高于60℃、80℃或90℃，并且低于120℃、160℃或200℃。13.一种硫酸冷凝器，所述硫酸冷凝器包括具有工艺气入口和工艺气出口的工艺气罩体、液体出口、以及具有冷却介质入口和冷却介质出口的冷却介质罩体，并且其中所述液体出口邻近所述工艺气入口并且限定相对于工艺气流的上游位置，所述硫酸冷凝器还包括惯性除雾器和聚结除雾器，其中所述惯性除雾器和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮尔·格雷霍姆·索伦森，莫滕·西尔夫森，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK