CN101912715A - 废气吸收旋流处理方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及废气吸收旋流处理方法与装置，提供了一种废气吸收旋流处理方法，该方法包括：将含亲水性气体的废气与吸收洗涤剂逆流接触，使气液两相湍流混合；对混合气进行顺流洗涤，以脱除其中的亲水性气体；以及对夹带有吸收洗涤剂的废气进行旋流分离，以脱除废气中夹带的吸收洗涤剂。本发明还提供了一种废气吸收旋流处理装置。

Description

废气吸收旋流处理方法与装置

技术领域

本发明属于废气处理领域，涉及一种废气吸收旋流处理方法，具体地说，本发明涉及采用撞击泡沫流洗涤从废气中脱除亲水性气体的方法，以及实施该方法所用的装置。

背景技术

工业废气净化处理问题一直是制约我国工业发展的一大难题，如果不能有效控制废气中有害气体的排放量，不仅会对周边生态***产生影响，更会对大气造成潜在的危害。因此，在现有的工艺流程上补充高效防治设备改善废气质量势在必行。

工业废气中往往含有大量亲水性气体。然而，迄今为止，现有技术中并没有提出能够有效地解决废气中夹带亲水性气体的问题和洗涤过程中吸收洗涤剂跑损的问题。

因此，本领域迫切需要开发一种能够减少废气排放量和吸收洗涤剂跑损，预防废气和吸收洗涤剂对大气环境的污染，提高吸收洗涤剂的利用率的废气处理方法。

发明内容

本发明提供了一种新的废气吸收旋流处理方法与装置，克服了现有技术存在的缺陷。

一方面，本发明提供了一种废气吸收旋流处理方法，该方法包括：

将含亲水性气体的废气与吸收洗涤剂逆流接触，使气液两相湍流混合；

对混合气进行顺流洗涤，以脱除其中的亲水性气体；以及

对夹带有吸收洗涤剂的废气进行旋流分离，以脱除废气中夹带的吸收洗涤剂。

在一个优选的实施方式中，所述吸收洗涤剂是由溶气泵制得的气-液混合物。

在另一个优选的实施方式中，用以脱除废气中夹带的亲水性气体的两次洗涤是使用撞击泡沫流洗涤进行的。

另一方面，本发明提供了一种废气吸收旋流处理装置，它包括：

洗涤管，用以将含亲水性气体的废气与吸收洗涤剂逆流接触，使气液两相湍流混合；

置于所述洗涤管内的静态混合元件，用以对混合气进行顺流洗涤，以脱除其中的亲水性气体；以及

与所述洗涤管连接的旋流分离器，用以对夹带有吸收洗涤剂的废气进行旋流分离，以脱除废气中夹带的吸收洗涤剂。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括置于所述洗涤管内的喷嘴，用以喷射吸收洗涤剂以与含亲水性气体的废气逆流接触。

在另一个优选的实施方式中，该装置还包括与所述洗涤管连接的溶气泵，用以制备用作吸收洗涤剂的气-液混合物。

在另一个优选的实施方式中，该装置还包括与所述旋流分离器连接的、置于旋流分离器前的液沫分离器，用以初步脱除进入旋流分离器的废气中的部分液滴。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器的气体出口与进口之间的压力降不大于0.003MPa。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器的出口液滴含量不大于100ppm，规定频次的分析值合格率≥95％。

在另一个优选的实施方式中，所述装置对液滴的回收分割粒径达5微米，大于10微米的液滴的回收率大于90％，分离时间为1-3秒。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的废气吸收旋流处理工艺的示意图。

图2是本发明中使用的旋流分离器的工作原理的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，通过溶气泵技术、撞击泡沫流技术和旋流分离技术的结合，利用溶气泵制备气-液混合物作为吸收洗涤剂，利用撞击泡沫流洗涤器中流体湍动驱动气泡微界面高效快速地吸收废气中的亲水性气体，再利用旋流分离器脱除废气中夹带的吸收洗涤剂，能够有效地减少废气排放量和吸收洗涤剂跑损，预防废气和吸收洗涤剂对大气环境的污染，提高吸收洗涤剂的利用率。基于上述发现，本发明得以完成。

在本发明中使用了撞击泡沫流洗涤器，该设备采用的是一种独特的洗涤方式，其作用原理是：气体自上而下高速进入洗涤管，洗涤液通过特殊结构的喷嘴自下而上逆向喷入气流中，气液两相高速逆向对撞，当气液两相的动量达到平衡时，形成一个高度湍动的泡沫区，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，达到高效的洗涤效果。带混合元件的撞击泡沫流湿式洗涤器是在其泡沫区的下部适当位置又增设了“静态(顺流)混合元件”，使气液两相再一次进行湍流混合，起到了顺流洗涤的作用。该设备在一机内实现了两级串联的洗涤效果，使设备更紧凑；除尘效率高，一般来说除尘效率均达99％以上；能耗低，其阻力损失仅为文丘里洗涤器的一半，是一种新型高效的湿式洗涤器。

撞击泡沫流洗涤器由洗涤管、喷嘴及洗涤液贮槽三个基本部分组成。工艺过程可概括为：具有一定流量和流速关系的气液两相在洗涤管中相遇，两者相互作用的结果，一方面在气体通道中建立起一个泡沫层，利用泡沫层气液接触表面积极大、更新速度极快的特点，进行高效的传热传质过程；另一方面，利用动量平衡原理使泡沫层漂浮在洗涤管内，并随气液间相对动量的变化在管内上下浮动，以适应工况的变化。

在本发明中，撞击泡沫流洗涤采用的吸收洗涤剂是由溶气泵制备的气-液混合物。溶气泵能够将微气泡与液体充分混合形成气-液混合物，并将其输送到喷嘴处。在洗涤过程中利用撞击泡沫流洗涤器中的流体湍动驱动气泡微界面，高效快速吸收废气中的亲水性气体。采用气-液混合物作为吸收洗涤剂可以减少液体用量，减少次生废液量，强化气液微粒碰撞概率。

经过撞击泡沫流洗涤器脱除亲水性气体后，废气中会不可避免地夹带吸收洗涤剂，如不将这些吸收洗涤剂脱除，它们同样也会随废气进入大气，不仅对周边生态***产生影响，更会对大气造成潜在的危害。因此，在本发明中采用旋流分离器将废气中的吸收洗涤剂脱除。由华东理工大学独立自主研制的HL/G型旋流分离器的工作原理是依靠气液两相的密度差，利用流体在旋流管内高速旋转产生的离心力将液滴从气体中分离出来，从而达到气液分离或气体净化的目的。HL/G型旋流分离器由若干旋流管集成，旋流管的数量由进料气体的额定处理量决定，旋流管结构主要由进料腔、分离锥、尾管和溢流口等组成。含液气体在一定的压力作用下，从旋流管进口沿切线方向进入旋流管进料腔，形成高速旋转流；经分离锥后因流道截面的改变，使高速旋转气流增速并形成螺旋流态；当气体进入尾锥后因流道截面的进一步缩小，旋流速度继续增加，由此分离器的内部形成了一个稳定的离心力场，比重大的液滴受到较大离心力作用被甩向旋流管的管壁，且沿轴向向下由底流口流出；小密度的气体受到的离心力小，在锥管的中心区聚结成气芯，从溢流口排出，从而实现液体和气体的分离。

旋流分离器体积小、重量轻、处理速度快，是一种新颖、高效、节能、适用长周期运行而又经济的分离设备，可将其用于废气中液体的脱除。本发明采用旋流气液强化分离的方法脱除废气中夹带的液滴，开发出了一种新的废气气液强化分离装置。

在本发明的第一方面，提供了一种从废气中脱除亲水性气体和吸收洗涤剂的方法，该方法包括：含亲水性气体的废气由气体进口进入洗涤管，与由溶气泵制备并从喷嘴喷出的吸收洗涤剂逆流接触；随后利用静态混合元件，使气液两相再一次进行湍流混合；含吸收洗涤剂的废气在一定的压力作用下通过特殊结构的导管切向进入旋流分离器的旋流腔进行高速旋转，由于强大离心力的作用，在旋流腔内形成向下的外旋流和向上的内旋流，密度大的雾滴进入外旋流作为吸收液从旋流腔下端液体出口进入回收槽，而净化气进入内旋流，作为脱液产品从旋流腔上端的气体出口排出，从而实现液体和气体的分离。

在本发明中，在废气-吸收洗涤剂分离过程中，旋流分离器的气体出口与进口之间的压力降不大于0.003MPa，出口液滴含量不大于100ppm，规定频次的分析值(不大于100ppm)合格率≥95％。

在本发明的第二方面，提供了一种从废气中脱除亲水性气体和吸收洗涤剂的装置，它包括：洗涤管1，喷嘴2，静态混合元件3，溶气泵4，气体出口管5，液沫分离器6，洗涤液贮槽7和旋流分离器8。

在本发明中，在撞击泡沫流洗涤器后增加旋流分离器8，用于气液强化分离。含亲水性气体的废气由气体进口进入洗涤管1，与由溶气泵4制备并从喷嘴2喷出的吸收洗涤剂逆流接触，随后利用静态混合元件3对混合气进行顺流洗涤，脱除其中的亲水性气体；夹带有吸收洗涤剂的废气由旋流分离器的混合物进口10进入旋流分离器8中，对夹带有吸收洗涤剂的废气进行旋流气液分离；净化气从旋流分离器顶部的溢流口40排出，吸收洗涤剂则由旋流分离器的底流口排入回收槽。

较佳地，在旋流分离器8前增设液沫分离器6，以初步脱除进入旋流分离器废气中的部分液滴，提高气液两相分离效率，延长气液旋流分离器的使用周期。

较佳地，从旋流分离器底流口排入回收槽的吸收洗涤剂经过适当处理可以重复利用。

较佳地，所述装置对液滴的回收分割粒径可达5微米，大于10微米的液滴回收率大于90％，分离时间为1-3秒。旋流分离器溢流口处，液滴的含量不大于100ppm。该装置的使用，降低了废气中亲水性气体的含量，减少了对环境的污染。

较佳地，废气处理装置气液强化分离可广泛应用于天然气、焦炉气、煤气、合成氨厂半水煤气、石油裂解气等气体夹带的溶剂回收，LPG夹带的溶剂回收、天然气井场和集气站的气液(固)分离处理，也可适用于各种含胺液化石油气的胺剂回收、操作异常“跑胺”时的胺液回收。它在回收胺的同时，降低了液化石油气产品中胺液的含量，降低了精脱硫负荷，减少了精脱硫过程产生的碱渣，提高了液化石油气产品质量等级。

以下参看附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的废气吸收旋流处理工艺的示意图。如图1所示，含亲水性气体的废气由气体进口进入洗涤管1，与由溶气泵4制备并从喷嘴2喷出的吸收洗涤剂逆流接触；随后利用静态混合元件3，使气液两相再一次进行湍流混合，尾气得以被进一步顺流洗涤，接着利用液沫分离器6初步脱除尾气中的液滴，随后尾气从气体出口管5排出，在一定的压力作用下通过特殊结构的导管切向进入旋流分离器8的旋流腔进行高速旋转，由于强大离心力的作用，在旋流腔内形成向下的外旋流和向上的内旋流，密度大的雾滴进入外旋流作为吸收液从旋流腔下端液体出口进入回收槽，而净化气进入内旋流，作为脱液产品从旋流腔上端的气体出口排出，从而实现液体和气体的分离，其中，所述洗涤管1和液沫分离器6置于具有排液口的洗涤剂贮槽7中。

图2是本发明中使用的旋流分离器的工作原理的示意图。如图2所示，旋流分离器的芯管主要由分离锥30、尾管和溢流口40等部分组成；从气体出口管排出的尾气(废气/吸收洗涤剂)在一定压力作用下从旋流管的混合物进口10沿切线方向进入旋流管的内部进行高速旋转，经分离锥后因流道截面的改变，使液流增速并形成螺旋流态，当气体进入尾锥后因流道截面的进一步缩小，旋流速度继续增加，在分离器的内部形成了一个稳定的离心力场，气体在锥管的中心区聚结成气芯20，从溢流口排出废气，从底流口排出吸收洗涤剂，从而实现气液的分离。

本发明的方法和装置的主要优点在于：

本发明的方法和装置结构简单，容易实施，投资成本低，体积小，操作方便，故障率低，压力损失小，分离效率高，适合长周期运转，减少了废气排放量和吸收洗涤剂跑损，预防了废气和吸收洗涤剂对大气环境的污染，提高了吸收洗涤剂的利用率；

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

中国石油化工股份有限公司巴陵分公司化肥事业部尿素装置排气筒污染防治项目：

为了降低尾气中氨气含量，采用了本发明的装置。

下表示出了尾气的组分情况：

具体工艺流程如图1所示。

撞击泡沫流洗涤器由洗涤管、喷嘴、静态混合元件、液沫分离器和气体出口管组成。含氨尾气由气体进口进入洗涤管，与由溶气泵制备并从喷嘴喷出的溶气5％稀氨水逆流接触，此时氨气被充分吸收，随后利用静态混合元件使气液两相再一次进行湍流混合，尾气得以被进一步顺流洗涤，接着利用液沫分离器初步脱除尾气中的液滴，随后尾气从气体出口管排出。

旋流分离器的芯管主要由分离锥、尾管和溢流口等部分组成。从气体出口管排出的夹带氨液的尾气在一定的压力作用下从旋流管进口沿切线方向进入旋流管的内部进行高速旋转，经分离锥后因流道截面的改变，使液流增速并形成螺旋流态，当气体进入尾锥后因流道截面的进一步缩小，旋流速度继续增加，在分离器的内部形成了一个稳定的离心力场，气体在锥管的中心区聚结成气芯，从溢流口排出，从而实现氨液和气体的分离。

HL/G100型旋流分离器的气相进口与出口之间的压力降小于0.003MPa，且在设计条件下，净化气体中液滴含量不大于100ppm，规定频次的分析值(不大于100ppm)合格率≥95％。旋流芯管设计寿命为6年，设备承压部件设计及制造按照GB150-1998要求执行，保证在正常情况下连续运转3年。

该套溶气泵-撞击泡沫流洗涤器-旋流分离器组合装置(见图1)既可脱除氨气，降低氨气对环境的污染，又可脱除氨液，减少氨液的跑损及其对环境的污染，保证氨液的循环利用，也便于氨气的收集，从而增加了经济效益。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种废气吸收旋流处理方法，该方法包括：

将含亲水性气体的废气与吸收洗涤剂逆流接触，使气液两相湍流混合；

对混合气进行顺流洗涤，以脱除其中的亲水性气体；以及

对夹带有吸收洗涤剂的废气进行旋流分离，以脱除废气中夹带的吸收洗涤剂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收洗涤剂是由溶气泵制得的气-液混合物。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用以脱除废气中夹带的亲水性气体的两次洗涤是使用撞击泡沫流洗涤进行的。

4.一种废气吸收旋流处理装置，它包括：

洗涤管(1)，用以将含亲水性气体的废气与吸收洗涤剂逆流接触，使气液两相湍流混合；

置于所述洗涤管(1)内的静态混合元件(3)，用以对混合气进行顺流洗涤，以脱除其中的亲水性气体；以及

与所述洗涤管(1)连接的旋流分离器(8)，用以对夹带有吸收洗涤剂的废气进行旋流分离，以脱除废气中夹带的吸收洗涤剂。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，它还包括置于所述洗涤管(1)内的喷嘴(2)，用以喷射吸收洗涤剂以与含亲水性气体的废气逆流接触。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，它还包括与所述洗涤管(1)连接的溶气泵(4)，用以制备用作吸收洗涤剂的气-液混合物。

7.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，它还包括与所述旋流分离器(8)连接的、置于旋流分离器(8)前的液沫分离器(6)，用以初步脱除进入旋流分离器(8)的废气中的部分液滴。

8.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器(8)的气体出口与进口之间的压力降不大于0.003MPa。

9.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器(8)的出口液滴含量不大于100ppm，规定频次的分析值合格率≥95％。

10.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置对液滴的回收分割粒径达5微米，大于10微米的液滴的回收率大于90％，分离时间为1-3秒。

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