CN100482320C - 一种气体吸收净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气体净化设备，其为一个立式筒体型设备，顶部有集气腔及出气口，底部有一个集液腔及排液口，两腔之间是主腔；主腔上部有一个捕沫器，下部接近集液腔处有一个气体切向入口；在捕沫器下方有一个吸收液体入口。主腔内以一定的间隔同轴安装一组导流器。导流器与塔体内壁之间的泄漏可通过导流器上的外环降到最低程度。待处理气体从气体入口进入塔器后，一面旋转一面上升。从液体入口进入的吸收液在导流器上与上升的旋气流接触。吸收液在旋流场的湍流剪切作用下形成液膜、液丝和液滴，使得气液充分接触，而且由于气液相对速度和湍流程度大，气液传质速率大，吸收效果好。
Description
技术领域
本发明涉及气体净化设备，特指一种用于利用旋流技术强化气体吸收分离的装置。
背景技术
经检索，有发明专利200410074338.8涡流气体净化分离装置，旋流器用来产生旋流，后接分离管，即旋流管使气体中的冷凝液分离出来，没有用旋流技术来强化吸收分离过程。
实用新型专利94230343.1除尘脱硫装置，由烟囱引来的烟气经旋流器后形成旋转气流，在烟道内流向被喷嘴雾化的吸收液，达到吸收净化的目的。这里的旋流器实际上是一个导流器，仅仅起到产生旋流的作用。
实用新型专利98239353.9陶瓷脱硫装置，烟气经减速混合器减速后与里面的水一同进入旋流器充分混合吸收，最后经膨胀节离心分离。虽然有多个旋流器和膨胀接，但由于吸收液只有一次与气体接触，所以实际上只有一个理论吸收级，吸收效率有限。
实用新型专利98219685.7湿式高效脱硫除尘装置，烟气经文丘里管后进入主塔，与安装在主塔内的旋流器形成的多层液膜接触、混合。相当部分的吸收液在离心力作用下到达主塔内壁，只有一部分液体在内塔表面眼旋流器流下形成瀑布状液膜，与气体再次接触，其次，旋流强度越来越弱，再者，吸收液用量大；中间加内塔，减少了主塔工作空间。
实用新型专利200420005716.2雾化旋流脱硫除尘装置为旋流板式塔，旋流板叶片仰角35-45°，只有两层旋流板，且没有防漏措施。
美国专利US20040007635废气脱硫用粉碎***(Flue gas desulfurizationgrinding system)，只是将旋流器用于脱硫前石灰石颗粒的分级。
美国专利US4,229,192，具有孔板分布器的旋流洗气塔(Cyclonic scrubberwith perforated plate distributor)，也是切向进气，在塔内产生旋流，塔内有上、下环形孔板，用于分布吸收液，但塔内没有导流器。
美国专利US 4,157,250，具有大小液滴分离器的洗气塔(Scrubber apparatusfor washing gases and having a coarse and fine droplet separator)，只是用旋流来分离大小液滴。现有的气体净化装置，如烟气脱硫装置等，体积庞大，致使投资巨大，原因是设备内吸收过程效率低，只能通过增多级数或增大设备来弥补。
发明内容
本发明的目的旨在通过提高气体净化设备单位体积的吸收效率来减小设备体积，减少投资。
为实现上述目的，本发明专利的技术方案是，该气体净化装置为一个立式筒体型设备。顶部有集气腔及出气口，底部有一个集液腔及排液口，两腔之间是主腔；主腔上部有一个捕沫器，下部接近集液腔处有一个气体切向入口，在捕沫器下方有一个吸收液体入口。主腔内以一定的间隔同轴安装一组导流器。导流器与塔体内壁之间的泄漏可通过导流器上的外环降到最低程度。待处理气体从气体入口进入塔器后，一面旋转一面上升。从液体入口进入的吸收液在导流器上与上升的旋气流接触。吸收液在旋流场的湍流剪切作用下形成液膜、液丝和液滴，使得气液充分接触。此外，由于塔内湍流程度大，及液相的离心沉降作用导致大的气液相对速度，所以气液传质速率大。甩到器壁的吸收液在导流器的作用下回到中间，反复多次参与吸收过程。这样，气体内的杂质组分可被高效地吸收进入液相而分离。
本发明的有益效果：
待净化气体从切向气体入口进入净化装置，在装置内旋转上升。吸收液从顶部液体入口进入。液体在旋流场的湍流剪切作用下发生破碎，使得气液充分接触。这样，气体内的杂质组分被吸收进入液相而分离。
吸收液滴在旋流场中向下运动的同时，在离心力作用下，向器壁作离心沉降运动。这就增大了气液相对速度，增加了气液传质表面更新率，从而提高传质吸收效果。
导流器的作用一方面维持气流的动量矩，另一方面，使运动到器壁的吸收液回到中间，再次与参与吸收过程，以提高吸收液的利用率。
导流器上的外环起到导流器外周与器壁间的密封作用，以免甩到器壁的吸收液通过导流器外周与器壁间的缝隙直接流到集液筒而不再参与吸收过程，即发生短路。
捕沫器的作用是收集顶部气体中的吸收液滴。
该装置是基于旋流技术工作的。气速越大，液滴被破碎得越小；另一方面，气速愈大，液滴所受的离心力也越大，被甩到壁面上而不会形成夹带，因此，可完全避免液泛。由于捕沫器也是基于旋流技术工作的，所以，气速愈大，液滴所受的离心力也愈大，液滴捕捉分离效率愈高。因此，该装置可以大空塔速度运行。换句话说，与传统的气体吸收塔比较，在同样处理要求、同样塔体尺寸的条件下，该装置的处理量要大得多，或者，在同样处理要求和同样处理量的条件下，该技术的设备要小得多，即该装置的单位体积处理量大得多。另外，该装置采用无喷嘴供吸收液技术，无堵塞问题，可靠性好，且液气比小，所需吸收液较少，从而减少了投资及运行费用。
该技术设备除了可用于气体吸收净化外，还可用于其他气液两相的传质、传热过程。
附图说明
附图1是气体吸收净化装置结构示意图。
附图2是导流器结构示意图。A为主视图 B为俯视图
1 出气口 2 封头顶盖 3 集气腔 4 法兰 5 捕沫器 6 塔体 7 主腔 8 吸收液入口 9 导流器 10 定距管 11 内置耳座 12 进气口 13 集液腔 14 排液口 15 排液阀 16 旁路阀 17 液位计 18 手孔 19 导流片 20 盲板 21 内环 22 中环 23 受液槽 24 外环 25 底板 26回流管
具体实施方式
下面结合附图介绍本发明的实施例。
本发明由集气腔3、主腔7和集液腔13三个腔组成，主腔7内有捕沫器5和若干个导流器9；捕沫器5安装在主腔上部；导流器9用定距管10定距并连接成组后，支撑在内置耳座11上；塔体顶部封头顶盖通过法兰4与塔体6连接；塔器顶部有排气口1；主腔7侧面上部有吸收液入口8，侧面下部有手孔18、进气口12，底部为集液腔13。
捕沫器为旋流分离器，其进气口和排液口在主腔内，出气口在集气腔内，捕沫器的进气口与塔器的进气口一样是切向进气口，且从上面往下看，同为顺时针或逆时针输入。
待净化气体从下部进气口12切向进入塔器，形成旋流场，且由安置在塔内若干个导流器9维持旋流强度。
吸收液入口8数量为一个，位于最上面的导流器之上，捕沫器之下，且采用法兰连接形式与塔体连接。
集液腔13侧面有液位计17，底部有排液口14；排液口14管线上有排液阀15和旁路阀16。导流器间距为塔体内径的0.4∽0.8倍，每个定距管下端与导流器底板间用垫片密封。其中导流器由导流片19、盲板20、内环21、中环22、受液槽23，外环24、底板25和回流管26组成。盲板20是一块圆盘，支撑在内环21上；导流片19以一定的角度支撑在内环21和中环22之间；底板25在中环22与外环24的底部焊接，形成受液槽23；回流管26焊在受液槽23底部。
导流器的外环24为上大下小的锥形碟片，厚度0.2∽1.5mm，锥角为30°∽50°，高度为塔体内径的0.1∽0.2倍；小端焊在底板25上；大端直径为塔体内径1.027∽1.067倍；大端有以15°∽25°等分角分布的三角形豁口；三角形豁口角度为2.5°∽5.5°，上大下小。
导流片19的仰角15°∽25°。
在逆流操作情况下，空塔速度为5∽15m/s。
吸收液从塔器上部吸收液入口8进入塔器，流到位于导流器9中心的盲板20上，在导流片19往上出来的气流作用下，液体形成液膜、液丝甚至液滴，在该导流器上方的旋流场内作螺旋运动，在离心力的作用下，被甩到塔体6的内壁上后，沿内壁及导流器9上的外环24往下流到导流器9周边的受液槽23中，然后通过回流管26流到下一导流器的盲板上。如此周而复始，实现吸收液与待净化气体的多次接触。最后，吸收液收集于集液腔13内，根据液位计17测得的液位信号来控制排液阀15的启闭。
这样，实现了气体净化过程的逆流操作。气体被逐级净化，最后，气体与最洁净的吸收液接触，达到气体的最纯程度。由于气体旋流场的作用，大部分夹带液滴被甩到塔体6内壁上。剩余的细小液滴再经过高效捕沫器5捕捉，将气体带液降到最低程度。
Claims (6)
1.一种气体吸收净化装置，其特征在于：其为一个立式筒体型的塔体设备，顶部有集气腔及出气口，底部有一个集液腔及排液口，两腔之间是主腔；主腔上部有一个捕沫器，其为旋流分离器，主腔下部接近集液腔处有一个气体切向入口，在捕沫器下方有一个吸收液体入口，主腔内间隔性同轴安装一组导流器，其中气体切向入口位于塔器下部，其上设置维持旋流强度的导流器，吸收液入口位于最上面的导流器之上，捕沫器的进气口和排液口在主腔内，出气口在集气腔内，捕沫器的进气口与塔体的气体切向入口一样是切向进气口，且从上面往下看，同为顺时针或逆时针输入。
2.如权利要求1所述的气体吸收净化装置，其特征在于：导流器(9)用定距管(10)定距并连接成组后，支撑在塔体内置耳座(11)上。
3.如权利要求1所述的气体吸收净化装置，其特征在于，吸收液入口(8)为一个，采用法兰连接形式与塔体连接。
4.如权利要求1所述的气体吸收净化装置，其特征在于，集液腔(13)侧面设有液位计(17)，底部有排液口(14)；排液口(14)管线上有排液阀(15)和旁路阀(16)。
5.如权利要求2所述的气体吸收净化装置，其特征在于，导流器由导流片(19)、盲板(20)、内环(21)、中环(22)、受液槽(23)、外环(24)、底板(25)和回流管(26)组成，其中盲板(20)是一块圆盘，支撑在内环(21)上；导流片(19)支撑在内环(21)和中环(22)之间；底板(25)位于中环(22)与外环(24)的底部之间，形成受液槽(23)；回流管(26)固定在受液槽(23)底部。
6.如权利要求5所述的气体吸收净化装置，其特征在于，导流器间距为塔体内径的0.4～0.8倍，每个定距管下端与导流器底板间用垫片密封。7.如权利要求6所述的气体吸收净化装置，其特征在于，导流器的外环(24)为上大下小的锥形碟片，厚度0.2～1.5mm，锥角为30°～50°，高度为塔体内径的0.1～0.2倍；小端焊在底板(25)上；大端直径为塔体内径1.027～1.067倍；大端有以15°～25°等分角分布的三角形豁口；三角形豁口角度为2.5°～5.5°，上大下小。
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