CN101244373A - 错流式吸收反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种错流式吸收反应装置，包括反应塔体，在该反应塔体下部设置有进气口，上部设有出气口，中部设有多层进液喷嘴，在该反应塔体内的高度方向间隔设置有一组或者一组以上的错流板，其中，一组错流板包括两块或者两块以上的反应孔板，相邻反应孔板之间具有间隙，由该间隙形成错流空间，在该错流空间的下部具有供错流进入错流空间中的错流入口，在错流空间的上部具有供错流流出的错流出口，该错流入口和错流出口在反应塔体的径向错开设置。本发明的错流式吸收反应装置不但吸收系数高，而且系统阻力小，不易堵塞，运行维护费用低。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于环境污染治理工程、化工、制药等领域的吸收反应装置，具体地讲是一种错流式吸收反应装置。
背景技术
目前常用的针对工业窑炉、燃煤锅炉、化工生产等设施的烟气净化装置有，冲击或者自激式净化器、麻石水膜净化塔、旋流板塔、筛板塔等。其对粉尘的净化率可达到90-98％，但对烟尘中的微细颗粒和炭黑的捕集率很低；对有害气体的净化率只达能到60-85％，排放出的气体对环境仍造成一定的危害。为提高净化率，专利号为02259895.1的中国实用新型专利提出了一种粉尘及有害气体净化塔，其主要是在净化塔内由进烟口从下到上一次等距设置有五层塔板，该些塔板为规律开设有数个小孔的圆盘式塔板。在使用时，净化塔进烟口吸进的烟从塔的下部经塔板上的小孔逐渐上升，喷淋管从上部向下喷淋吸附液，在多层塔板的阻碍下使吸附液缓慢下行，从而使烟、液接触时间长，大大了提高对烟中的粉尘及有害气体的净化率。但由于该净化塔的每一层塔板均为单层孔板，烟气与吸收液的接触时间极短，作用区域也仅仅是在孔口周围很小的范围内，因此所提供的气液接触强度较低；为保证塔板的结构强度，孔板的开孔率受到一定限制，烟气需要从每一层塔板的小孔中通过，造成系统阻力大；另外由于上述塔板的反应区位于小孔周围，如果与反应物形成固态沉淀物质则容易在开孔边缘沉积，使用一段时间后可能造成堵塞，故障率增加，从而使得该净化塔的运行和维护费用较高。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，提供一种错流式吸收反应装置，其不但吸收系数高，而且系统阻力小，不易堵塞，运行维护费用低。
本发明的上述技术问题可采用如下技术方案来解决，一种错流式吸收反应装置，包括反应塔体，在该反应塔体下部设置有进气口，上部设有出气口，中部设有多层进液喷嘴，在该反应塔体内的高度方向间隔设置有一组或者一组以上的错流板，其中一组错流板包括两块或者两块以上的反应孔板，相邻反应孔板之间具有间隙，由该间隙形成错流空间，在该错流空间的下部具有供错流进入错流空间中的错流入口，在错流空间的上部具有供错流流出的错流出口，该错流入口和错流出口在反应塔体的径向错开设置。
在本发明中，作为一个可选的实施方式，所述的错流板可为平流式错流板，在所述一组错流板中的两块或两块以上的反应孔板为沿反应塔体的高度方向具有间隙地排列的平板状反应孔板，每块反应孔板沿反应塔体的径向延伸。
在该实施方式中，所述反应孔板的一部分边缘连接于所述反应塔体的内壁，而另一部分边缘与反应塔体的内壁保留有一定间距，由该间距构成所述的错流入口或错流出口。
在该实施方式中，所述的错流入口和错流出口设置在它们之间具有最大径向距离的位置处。
在本发明中，作为另外一种可选实施方式，所述的错流板可为幅流式错流板，所述一组错流板中的两块或两块以上的反应孔板为沿反应塔体的高度方向具有间隙地排列的锥形反应孔板，在反应塔体的中间设有支撑柱，沿锥形反应孔板从小端到大端的方向，相邻两锥形反应孔板中的第一层反应孔板的小端与反应塔体的内壁保留有间距，而大端连接于反应塔体的内壁上，第二层反应孔板的小端连接于支撑柱上，而大端与反应塔体的内壁保留有间距。在该实施方式中，所述的锥形反应孔板可为大端向上的正锥形反应孔板，或者为大端向下的倒锥形反应孔板。在该实施方式中，所述的锥形反应孔板可由多块扇形反应孔板组合而成。
在本发明中，作为再一种可选实施方式，所述的错流板可为复合式错流板，所述一组错流板中的两块或两块以上的反应孔板为沿反应塔体的径向方向具有间隙地排列的平板状反应孔板，每块反应孔板相对于反应塔体的轴向倾斜设置。
在该实施方式中，所述的两块或两块以上的反应孔板可连接于一横向支架上，该横向支架连接于反应塔体的内壁上。
在该实施方式中，所述平板状反应孔板的横向端部可连接于反应塔体的内壁上。
在本发明中，所述相邻两反应孔板的孔错开设置。
在本发明中，所述反应孔板的孔径优选为10～150mm。
本发明的反应孔板的孔间距优选为10～300mm。
本发明中的相邻层的反应孔板之间的间距优选为10-300mm。
本发明中所述的吸收反应塔塔体可以是圆形，也可以是矩形或多边形的。
本发明中所述的吸收反应塔进气口可以是直通形，也可以是切向或蜗壳状机构。
在本发明中，所述的反应孔板可每两层为一组，也可为多层复合式组合。在反应塔体内设置有一至多组，而每组中相邻两反应孔板之间的间隙小于相邻组之间的反应孔板的间隔。
利用本发明的上述结构，错流式吸收反应装置在工作过程中，吸收液由进液口处设置的雾化喷头喷入并经反应孔板逐级分布、下落；烟气则从进气口进入后，先在设备下部分散或形成高速涡旋，然后一部分垂直向上通过错流板，与逐级落下的吸收液相遇，并在各组错流板间形成含有巨大比表面积的乳化层；而另一部分则由孔板与塔体之间形成的连通开口或经板间的狭缝横向流动，与主气流形成相对气速很高的错流扰动；从而为微粒的捕集净化和气态污染物的吸收传质提供了非常充分的条件。本发明的错流式吸收反应装置可在两相或多相间提供巨大的比表面积和很高的相对气速，因此是一种吸收系数很高的强化传质设备。另外，本装置具有一定的持液能力，吸收液可被反复多次的利用，且由于具有错流入口和错流出口，并具备较强的自净功能，所以系统阻力很小，不易堵塞，从而大大节约了运行和维护费用。
附图说明
图1本发明实施例1的基本结构示意图；
图2本发明的图1剖视图；
图3本发明的图2的A-A剖视图；
图4本发明图2的局部放大图；
图5本发明实施例1的错流板结构示意图；
图6本发明实施例1的气体流态分布示意图；
图7本发明实施例2的基本结构示意图；
图8本发明图7的剖视图；
图9本发明图8的A-A剖视图；
图10本发明图8的局部放大图；
图11本发明实施例2的错流板结构示意图；
图12本发明实施例2的气体流态分布示意图；
图13本发明实施例3的基本结构示意图；
图14本发明图13的剖视图；
图15本发明图14的A-A剖视图；
图16本发明图14的局部放大图；
图17本发明实施例3的错流板结构示意图；
图18本发明实施例3的气体流态分布示意图。
具体实施方式
如图1-18所示，本发明的错流式吸收反应装置包括反应塔体1，在该反应塔体1上部设有出气口2，中部设有进液口5，其下部设置有进气口3，在该反应塔体1内的高度方向间隔设置有一组或者一组以上的错流板4，其中，一组错流板4包括两块或者两块以上的反应孔板41，相邻反应孔板41之间具有间隙，由该间隙形成错流空间40，在该错流空间40的下部具有供错流进入错流空间40中的错流入口42，在错流空间40的上部具有供错流流出的错流出口43，该错流入口42和错流出口43在反应塔体1的径向错开设置。这样，本发明在用于烟气净化时，吸收液由进液口5喷入反应塔体1内，并经各组错流板4逐级分布、下落；而烟气则从进气口3进入后一部分垂直向上通过反应孔板41，与逐级落下的吸收液相遇，并在各块反应孔板41之间形成含有巨大比表面积的乳化层；而另一部分则通过由反应孔板41之间形成的间隙构成的错流空间40中流动，与主气流形成相对气速很高的错流扰动；从而为颗粒物的捕集净化和气态污染物的吸收传质提供了非常充分的条件。本发明的错流式吸收反应装置在工作过程中具有一定的持液能力，吸收液可被反复多次的利用，且由于开孔率高，且有一定的自净能力，所以系统阻力很小，不易堵塞，从而大大节约了运行维护费用。
在本发明中，所述相邻两反应孔板41的孔错开设置，从而使从下部反应孔板41的孔中通过的上升气流在上下反应孔板41间形成折返，液滴被反复使用，增加乳化效果，提高吸收反应强度，同时也降低了所需的液气比，降低了能耗。
在本发明中，反应孔板41上的孔径的大小以及孔间距可根据整个反应塔体1的大小以及所使用的场合确定，孔径太大会影响乳化层的形成，而孔径太小则容易堵塞。在本发明的反应孔板41的孔径可为10～150mm中的任一数值。本发明的反应孔板41的孔间距优选为10～300mm中的任一数值。
本发明中的相邻反应孔板41之间的间距优选为10-300mm中的任一数值。
如图1-18所示，本发明的进气口3可以是直通形的，也可以是切向或蜗壳形机构。从进气口3进入的气体可先通过蜗壳机构在反应塔体1的下部形成高速涡旋流，从而提高气体在反应塔体1内的反应吸收效果。
在本发明中，根据需要一组或者一组以上的错流板4以及每组错流板4中的两块或者两块以上反应孔板41可等间距设置，也可不等间距设置，在此不作限制。在本发明中，所述的反应孔板41可如图所示为每两层为一组，也可为多层复合式组合。在反应塔体1内内设置有一至多组错流板4，而每组错流板4中相邻两反应孔板41之间的间隙小于相邻组之间的反应孔板41的间隔，以减小系统阻力。
下面通过几个具体的可选实施方式并结合附图，来更为详细地说明本发明。
实施例1
如图1-6所示，在本实施例中，所述的错流板4可为平流式错流板，所述一组错流板4中的两块或两块以上的反应孔板41为沿反应塔体1的高度方向具有间隙地排列的平板状反应孔板，每块反应孔板4沿反应塔体的径向延伸。这样，如图6所示，在两相邻的反应孔板41之间形成横向错流空间40，从反应塔体1的进气口3进入的烟气，一部分垂直向上通过反应孔板41的孔，与逐级落下的吸收液相遇，错流空间40中形成含有巨大比表面积的乳化层，而另一部分烟气通过错流空间40下部的错流入口42进入错流空间40中，并通过错流出口43流出，由于错流入口42与错流出口43错开设置，从而气流在相邻层的反应孔板41间形成横向流动，并与主气流形成相对气速很高的错流扰动，从而提高了该装置的吸收反应效果。
在本实施例中，如图2所示，所述反应孔板41的一部分边缘411连接于所述反应塔体1的内壁，而另一部分边缘412与反应塔体1的内壁保留有一定间距，由该间距构成所述的错流入口42或错流出口43。在该例子中，该构成错流入库4 2或错流出口43的间距的大小应保证相邻反应孔板41具有交叠，以小于反应孔板3的面积的二分之一为宜。
在本实施例中，所述的错流入口42和错流出口43设置在它们之间具有最大径向距离的位置处，以增加气体在相邻反应孔板41之间的横向流动距离，进一步提高吸收反应效果。
实施例2
如图7-图12所示，所述的错流板4可为幅流式错流板，所述一组错流板4中的两块或两块以上的反应孔板41为沿反应塔体1的高度方向具有间隙地排列的锥形反应孔板，在反应塔体1的中间设有支撑柱6，沿锥形反应孔板41从小端到大端的方向，相邻两锥形反应孔板41中的第一层反应孔板41的小端413与反应塔体1的内壁保留有间距，而大端414连接于反应塔体1的内壁上，第二层反应孔板41的小端413连接于支撑柱6上，而大端414与反应塔体1的内壁保留有间距，由该间距形成为错流空间40的错流入口42或错流出口43。这样，该相邻两锥形反应孔板41之间的间隙形成为锥形的错流空间40，烟气可从错流入口42进入后，沿锥形错流空间40与主气流形成错流扰动，从而提高了该装置的吸收反应效果。
在本实施例中，如图7-12所示，所述的锥形反应孔板41可为大端414向上的正锥形反应孔板。当然，该锥形反应孔板41也可为大端414向下的倒锥形反应孔板，图中未示出。
在本实施例中，如图6所示，所述的锥形反应孔板41可由多块扇形反应孔板组合而成。
在本实施例中，如图7所示，所述支撑柱7设置于反应塔体1的中心轴线位置，以增加错流入口42与错流出口43的径向距离，从而增加气体在相邻反应孔板41之间的流动距离，进一步提高吸收反应效果。
实施例3
如图13-18所示，在实施例中，所述的错流板4可为复合式错流板，所述一组错流板4中的两块或两块以上的反应孔板41为沿反应塔体1的径向方向具有间隙地排列的平板状反应孔板，每块反应孔板41相对于反应塔体4的轴向倾斜设置。这样，如图18所示，烟气可在每两相邻的倾斜设置的反应孔板41之间与垂直向上的主气流形成倾斜向上的错流扰动，从而提高了该装置的吸收反应效果。
在本实施例中，如图17所示，所述的两块或两块以上的反应孔板41可连接于一横向支架7上，该横向支架7连接于反应塔体1的内壁上，从而将该多块反应孔板41支撑在反应塔体1内。
在本实施例中，如图16所示，所述平板状反应孔板41的横向端部415可连接于反应塔体1的内壁上。
作为一个具体的例子，如图1所示，本发明中的多层进液口可由雾化喷头5形成，在使用时吸收液通过该雾化喷头5呈雾状喷入反应塔体1内。
利用上述结构，本发明的错流式吸收反应装置具有分散、持液、蓄能等功能。可在两相或多相物质间提供巨大的比表面积和很高的相对气速。因此是一种用途广泛的通用设备。利用自身的特性，本发明除在上述提到的环境污染治理工程中的烟气净化中使用外，还可广泛应用于化工、制药等行业的制备、吸收、催化转化、干燥、除雾等工艺过程。
上述实施例为本发明的几种具体实施方式，仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。例如，在本发明中，错流板4除了采用上述实施例中的几种结构外，还可采用上述实施例中的不同错流板4的组合，或者采用其他结构，只要从错流入口42进入错流空间40内并经错流出口43流出的气流能够在错流空间40内与主气流形成错流扰动即可，本发明并不限制每组错流板4的具体结构形式。
Claims (16)
1. 一种错流式吸收反应装置，包括反应塔体，在该反应塔体下部设置有进气口，上部设有出气口，中部设有多层进液喷嘴，其特征在于，在该反应塔体内的高度方向间隔设置有一组或者一组以上的错流板，其中，一组错流板包括两块或者两块以上的反应孔板，相邻反应孔板之间具有间隙，由该间隙形成错流空间，在该错流空间的下部具有供错流进入错流空间中的错流入口，在错流空间的上部具有供错流流出的错流出口，该错流入口和错流出口在反应塔体的径向错开设置。
2. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述一组错流板中的两块或两块以上的反应孔板为沿反应塔体的高度方向具有间隙地排列的平板状反应孔板，每块反应孔板沿反应塔体的径向延伸。
3. 如权利要求2所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述反应孔板的一部分边缘连接于所述反应塔体的内壁，而另一部分边缘与反应塔体的内壁保留有一定间距，由该间距构成所述的错流入口或错流出口。
4. 如权利要求3所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述的错流入口和错流出口设置它们之间具有最大径向距离的位置处。
5. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述一组错流板中的两块或两块以上的反应孔板为沿反应塔体的高度方向具有间隙地排列的锥形反应孔板，在反应塔体的中间设有支撑柱，沿锥形反应孔板从小端到大端的方向，相邻两锥形反应孔板中的第一层反应孔板的小端与反应塔体的内壁保留有间距，而大端连接于反应塔体的内壁上，第二层反应孔板的小端连接于支撑柱上，而大端与反应塔体的内壁保留有间距。
6. 如权利要求5所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述的锥形反应孔板为大端向上的正锥形反应孔板，或者为大端向下的倒锥形反应孔板。
7. 如权利要求5所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述的锥形反应孔板由多块扇形反应孔板组合而成。
8. 如权利要求5所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述支撑柱设置于反应塔体的中心轴线位置。
9. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述一组错流板中的两块或两块以上的反应孔板为沿反应塔体的径向方向具有间隙地排列的平板状反应孔板，每块反应孔板相对于反应塔体的轴向倾斜设置。
10. 如权利要求9所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述的两块或两块以上的反应孔板连接于一横向支架上，该横向支架连接于反应塔体的内壁上。
11. 如权利要求9或10所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述平板状反应孔板的横向端部连接于反应塔体的内壁上。
12. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，每组错流板中的相邻两反应孔板上的孔交错设置。
13. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述反应孔板的孔径为10～150mm。
14. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述反应孔板的孔间距为10～300mm。
15. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述一组错流板中的相邻两反应孔板之间的间距为10-300mm。
16. 如权利要求1所述的错流式吸收反应装置，其特征在于，所述一组错流板中的相邻两反应孔板之间在高度方向的间隙小于两相邻反应孔板之间的间隔。
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