CN104624041A - 湿壁塔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种湿壁塔，其包括具有容置腔的夹套、具有壁部及中空部的湿壁柱、液体分布器、具有出气口的上法兰、具有进气口、环形凹槽及排液口的下法兰及气体分布挡板。液体分布器包括形成有溢流孔的溢流体及形成受液腔和间隙的帽件。外部的溶液经由湿壁柱的中空部、溢流体的腔体和溢流孔、受液腔、间隙而沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动，以形成液膜；外部的气体经由进气口进入、经由气体分布挡板调整流向并引导到夹套的容置腔内，以与液膜逆流接触，使气体被溶液吸收；沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动的溶液吸收气体后蓄积于环形凹槽并作为废液经由排液口向外排出；向上流动含所吸收溶液的气体作为出气经由出气口向外排出。
Description
技术领域
本发明一般而言涉及气体捕集设备，具体而言涉及一种湿壁塔。
背景技术
“十二五”国家科技支撑计划项目“大规模燃煤电厂烟气CO2捕集、驱油及封存技术(CCUS)开发及应用示范”，捕集发电厂烟道气中的CO2资源，供给油田进行三次采油。目的是实现CO2减排和油田EOR驱油稳产增收的双重目标。在此背景下，开展烟气CO2捕集新技术及动力学传质特性研究，指导大规模碳捕集工程工艺包设计和工程设计，有利于CO2减排新技术的推广，对生态环保与经济发展都具有十分重要的意义。
CO2吸收动力学研究，是CO2捕集过程研究的重要基础研究，是为了获得计算过程设备的参数，以及对某一种吸收模型进行校核或揭示出各种因素的影响。动力学直接影响到吸收剂的选择和测试、过程工艺的选择和反应器的设计优化。由于溶剂种类的多样化、混合物的不同组合，对CO2吸收反应动力学有重要影响。
湿壁塔是研究包括CO2在内的气体化学溶剂吸收动力学数据测量的核心装置。采用湿壁柱为反应器，使液体通过中空的碳钢柱或不锈钢柱溢流在外壁形成一层液膜，而气体与液体逆流接触，接触面为碳钢柱或不锈钢柱外表面积。气液反应阻力主要集中在气膜、液膜中。它的流动行为更接近工业装置的实际生产情况，更有利于化学吸收的理论研究。可测定化学吸收过程的反应速率系数，建立吸收速率系数关联式，从而计算吸收反应活化能和反应级数。湿壁塔作为气液相际传质机理的实验装置，早为人们采用。
采用湿壁塔设备，使得气液接触面积和停留时间精确描述，准确得到气液反应的动力学参数，常压湿壁塔实验装置可进行反应器设计和制造工艺改进。
湿壁塔还具有下列特点：气膜和液膜之间互不渗透，仅在表面进行传质，可以允许较高的气速通过，设备阻力降较小。液膜较薄，成膜所需的静压液位较低。借助气流通过降膜时，在液膜表面产生特殊的波动所造成不稳定的分子扩散，进行高效的传质。
湿壁柱法测定的优点是可以测定反应速度慢和快的各种反应体系，缺点是需要根据速度的快慢选择合适的气液界面，可以减小测量误差，提高实验结果的准确性。
湿壁塔的设计关键点在于液体和气体分布装置,其结构设计是否合理,液体成膜是否均匀，气流分布是否平稳以及安装是否正确等,都会直接影响塔的传质效率和塔的操作稳定性。
作为研究包括CO2在内的气体化学溶剂吸收动力学数据测量的核心装置，目前的湿壁塔存在如下不足：
传统湿壁塔从顶部出液，在实际使用中，液膜表面上的波纹会增大气液接触面积，改变传质过程。流下液膜的末端均会形成静止膜，这部分的吸收速率明显小于上面的流动部分。在物理吸收时，静止膜部分的吸收作用可以忽略，但在化学吸收中，静止膜的吸收作用还随着反应机理的不同而不同。在长期的研究过程中，曾对湿壁塔进行了各种改进，最简单的是在湿壁塔的下端接一引流棒，可消除操作时由静止液膜产生的端末效应。
此外，气体分布的均匀性是保证每根降膜管稳定操作的必要条件。当前普遍采用的多孔型气体分布器，但是气体靠近入口处的气体轴向速度过大，在高速气流的抽吸作用下，靠近入口处形成回流区，致使气体分布不均匀。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种湿壁塔，其能保证湿壁塔在工作过程中液膜稳定和气膜分布的均匀性。
由此，本发明提供了一种湿壁塔，其包括夹套、湿壁柱、液体分布器、上法兰、下法兰以及气体分布挡板。
夹套具有：内壁，内壁形成容置腔；以及外壁，围绕内壁并与内壁形成空腔，设置有与空腔连通的保温液进口和保温液出口，保温液进口、空腔以及保温液出口形成供保温液流动的通路，经由该通路流动的保温液对容置腔进行保温。
湿壁柱收容于夹套的容置腔，具有壁部以及由壁部围绕形成的中空部，中空部的底部用于连通外部的溶液供给装置，以接收溶液供给装置提供的溶液。
液体分布器收容于夹套的容置腔，且包括：溢流体，为倒U形的圆筒，设置于湿壁柱的顶部，形成有在轴向上与湿壁柱的中空部连通的腔体以及在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体连通的多个溢流孔；以及帽件，为倒U形的圆筒，位于溢流体的上方、套设于溢流体上并覆盖湿壁柱的一部分和整个溢流体，以使帽件与溢流体之间形成环形的受液腔并使帽件与湿壁柱之间形成环形的且与受液腔连通的间隙。
上法兰设置于夹套上方并将夹套的顶部固定并密封，具有与夹套的容置腔连通的出气口；
下法兰设置于夹套下方并将夹套的底部固定并密封，并密封套设于湿壁柱上，且具有：进气口，与夹套的容置腔连通且与外部的供气装置连通，以接收外部的供气装置提供的气体；环形凹槽，围绕湿壁柱穿设的位置形成且在径向上位于进气口的内侧；以及排液口，与环形凹槽连通且与外部连通。
气体分布挡板设置于下法兰和夹套的内壁之间且与湿壁柱间隔开，形成有一侧与下法兰的进气口连通而另一侧与夹套的容置腔连通的通道，用于与对经由进气口进入的气体进行流向调整并引导到夹套的容置腔内。
其中，外部的溶液供给装置提供的溶液经由湿壁柱的中空部、溢流体的腔体和溢流孔、帽件与溢流体之间的受液腔、帽件与湿壁柱之间的间隙而沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动，以形成液膜；外部的供气装置提供的气体经由进气口进入、经由气体分布挡板以及气体分布挡板的所述通道调整流向并引导到夹套的容置腔内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收；沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动的溶液吸收气体后经由气体分布挡板的内侧蓄积于下法兰的环形凹槽并作为废液从环形凹槽中经由排液口向外排出；向上流动含所吸收溶液的气体作为出气经由上法兰的出气口向外排出。
本发明的有益效果如下。
在根据本发明所述的湿壁塔中，通过在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体连通的多个溢流孔以及帽件与溢流体之间形成环形的受液腔并使帽件与湿壁柱之间形成环形的且与受液腔连通的间隙，受液腔作为缓冲部分来消除溶液波动，从而能够保证液膜的稳定性。
在根据本发明所述的湿壁塔中，下法兰的环形凹槽的设置可消除操作时由静止液膜产生的端末效应。此外，沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动的溶液吸收气体后经由挡板的内侧蓄积于下法兰的环形凹槽并作为废液从环形凹槽中经由排液口向外排出，通过控制经由湿壁柱的中空部进入的来自外部的溶液供给装置提供的溶液的流量、经由排液口向外排出的废液的流量，可以保证环形凹槽中的废液的液面保持不变，从而通过环形凹槽中的废液的液面保持不变可以控制液膜的形成，从而有效地消除了沿湿壁柱的壁部的外表面向下流动的波动性（即液膜流动存在扰动），提高了液膜的稳定性，从而有利于利用本发明的湿壁塔进行气体化学溶剂吸收的测试和研究。
在根据本发明所述的湿壁塔中，通过气体分布挡板，可以对经由进气口进入的气体的流向进行调整，改变气流流场分布，可最大限度减少气流对液膜的冲击，从而避免破坏液膜的稳定性，同时也提高了气膜的均匀性，提高了气液传质效率。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的湿壁塔的剖视图；
图2是图1的仰视图；
图3是根据本发明的另一实施例的湿壁塔的剖视图；
图4是根据本发明的再一实施例的湿壁塔的剖视图；
图5是根据本发明的又一实施例的湿壁塔的剖视图；
图6是图5的俯视图。
其中，附图标记说明如下：
10夹套 13上法兰
101内壁 131出气口
1011容置腔 132阀接口
102外壁 133上收容槽
1021保温液进口 14下法兰
1022保温液出口 141进气口
C空腔 142环形凹槽
11湿壁柱 143排液口
111壁部 144下收容槽
1111外表面 145上表面
1112内表面 15气体分布挡板
1113顶表面 151上挡板
112中空部 1511倾斜部
12液体分布器 1512竖直部
121溢流体 J连接部位
1211腔体 152下挡板
1212溢流孔 1521通孔
1213周壁 V缝隙
12131内表面 16上密封件
1214顶壁 17上固定件
1215立壁 171上螺栓
12151外表面 172上螺母
122帽件 18下密封件
G间隙 19下固定件
S空隙 191下螺栓
R凹部 192下螺母
P受液腔 T台阶
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本发明的湿壁塔。
参照图1至图5，根据本发明的湿壁塔包括夹套10、湿壁柱11、液体分布器12、上法兰13、下法兰14以及气体分布挡板15。
夹套10具有：内壁101，内壁101形成容置腔1011；以及外壁102，围绕内壁101并与内壁101形成空腔C，设置有与空腔C连通的保温液进口1021和保温液出口1022，保温液进口1021、空腔C以及保温液出口1022形成供保温液（未示出）流动的通路，经由该通路流动的保温液对容置腔1011进行保温。
湿壁柱11收容于夹套1的容置腔1011，具有壁部111以及由壁部111围绕形成的中空部112，中空部112的底部用于连通外部的溶液供给装置(未示出)，以接收溶液供给装置提供的溶液。
液体分布器12收容于夹套10的容置腔1011，且包括：溢流体121，为倒U形的圆筒，设置于湿壁柱11的顶部，形成有在轴向上与湿壁柱11的中空部112连通的腔体1211以及在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体1211连通的多个溢流孔1212；以及帽件122，为倒U形的圆筒，位于溢流体22的上方、套设于溢流体121上并覆盖湿壁柱11的一部分和整个溢流体121，以使帽件122与溢流体121之间形成环形的受液腔P并使帽件122与湿壁柱11之间形成环形的且与受液腔P连通的间隙G。
上法兰13设置于夹套10上方并将夹套10的顶部固定并密封，具有与夹套10的容置腔1011连通的出气口131。
下法兰14设置于夹套10下方并将夹套10的底部固定并密封，并密封套设于湿壁柱11上，且具有：进气口141，与夹套10的容置腔1011连通且与外部的供气装置(未示出)连通，以接收外部的供气装置提供的气体；环形凹槽142，围绕湿壁柱11穿设的位置形成且在径向上位于进气口141的内侧；以及排液口143，与环形凹槽142连通且与外部连通。
气体分布挡板15设置于下法兰14和夹套10的内壁101之间且与湿壁柱11间隔开，形成有一侧与下法兰14的进气口141连通而另一侧与夹套11的容置腔1011连通的通道，用于对经由进气口141进入的气体进行流向调整并引导到夹套10的容置腔1011内。
其中，外部的溶液供给装置提供的溶液经由湿壁柱11的中空部112、溢流体121的腔体1211和溢流孔1212、帽件122与溢流体121之间的受液腔P、帽件122与湿壁柱11之间的间隙G而沿湿壁柱11的壁部111的外表面1111从上向下流动，以形成液膜；外部的供气装置提供的气体经由进气口141进入、经由气体分布挡板15以及气体分布挡板15的所述通道调整流向并引导到夹套10的容置腔1011内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收；沿湿壁柱11的壁部111的外表面1111从上向下流动的溶液吸收气体后经由挡板51的内侧蓄积于下法兰14的环形凹槽142并作为废液从环形凹槽142中经由排液口143向外排出；向上流动含所吸收溶液的气体作为出气经由上法兰13的出气口131向外排出。
在根据本发明所述的湿壁塔中，通过在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体1211连通的多个溢流孔1212以及帽件122与溢流体121之间形成环形的受液腔P并使帽件122与湿壁柱11之间形成环形的且与受液腔P连通的间隙G，受液腔P作为缓冲部分来消除溶液波动，从而能够保证液膜的稳定性。
在根据本发明所述的湿壁塔中，下法兰14的环形凹槽142的设置可消除操作时由静止液膜产生的端末效应。此外，沿湿壁柱11的壁部111的外表面1111从上向下流动的溶液吸收气体后经由挡板15的内侧蓄积于下法兰14的环形凹槽142并作为废液从环形凹槽142中经由排液口143向外排出，通过控制经由湿壁柱11的中空部112进入的来自外部的溶液供给装置提供的溶液的流量、经由排液口143向外排出的废液的流量，可以保证环形凹槽142中的废液的液面保持不变，从而通过环形凹槽142中的废液的液面保持不变可以控制液膜的形成，从而有效地消除了沿湿壁柱11的壁部111的外表面1111向下流动的波动性(即液膜流动存在扰动)，提高了液膜的稳定性，从而有利于利用本发明的湿壁塔进行气体化学溶剂吸收的测试和研究。
在根据本发明所述的湿壁塔中，通过气体分布挡板15，可以对经由进气口141进入的气体的流向进行调整，改变气流流场分布，可最大限度减少气流对液膜的冲击，从而避免破坏液膜的稳定性，同时也提高了气膜的均匀性，提高了气液传质效率。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，夹套10可由透明材料制成，由此，可以便于目测观察湿壁塔的工作情况。透明材料可为耐压力玻璃，由此使得湿壁塔可以适用于在规定压力下工作。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，保温液可为温度恒定的水或油。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，湿壁柱11可由不锈钢制成。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，下法兰14以使湿壁柱11沿轴向上下活动的方式密封套设于湿壁柱11上。湿壁柱11可以沿轴向上下活动，从而改变湿壁柱11的壁部111的外表面1111的气液接触面积，从而更加便于针对实验情况沿轴向调整湿壁柱11，有利于实验数据测定，扩展了因接触面积无法改变导致的实验限度。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，湿壁柱11的壁部111的外表面1111可经过表面抛光、润滑以及表面润湿性处理。湿壁柱11的壁部111的外表面1111经过润湿性处理，增加湿壁柱11的壁部111的外表面1111亲水性，有利于形成均匀稳定的液膜。相对先前研究，液体在湿壁柱11的壁部111的外表面1111流下时容易形成直流、断流或撕裂、湍动等，不仅因为降膜设计不合理，与湿壁柱11的壁部111的外表面1111表面处理也有很大关系。润湿性良好的湿壁柱11不仅易于形成均匀稳定连续的液膜，更可使得气液传质面积等数据更加可靠。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，溢流体121可与湿壁柱11一体成型或分体成型。优选采用一体成型。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，溢流体121可具有形成溢流孔1212的周壁1213和与帽件122接触的顶壁1214。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1和图5，周壁1213上形成的溢流孔1212还可设置成沿轴向多排分布，在图1和图5中为沿轴向的上下两排。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，溢流体121的周壁1213的内表面12131可与湿壁柱11的壁部111的内表面1112共面(即齐平)，从而使得溶液加入溢流孔1212之前无波动，促进了后续形成的液膜的稳定性和均匀性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图5，周壁1213的壁厚可小于湿壁柱11的壁部111的壁厚，以使溢流体121的周壁1213受液腔P的容积变得更大，从而受液腔P作为缓冲部分来有利于消除溶液波动，从而能够进一步保证液膜的稳定性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3和图4，溢流体121还可具有围绕周壁1213与湿壁柱11一体成型的立壁1215，立壁1215与周壁1213形成凹部R，立壁1215与帽件122之间形成与凹部R连通的空隙S，凹部R和空隙S构成帽件122与溢流体121之间的受液腔P；外部的溶液供给装置提供的溶液经由湿壁柱11的中空部112、溢流体121的腔体1211和溢流孔1212进入凹部R而蓄积，当蓄积在凹部R中的溶液的液面超出凹部R的深度时，蓄积在凹部R中的溶液溢出到立壁1215与帽件122之间的空隙S并经由帽件122与湿壁柱11之间的间隙G向下流动、进而沿湿壁柱11的壁部111的外表面1111从上向下流动，以形成液膜。凹部R的设置，溶液沿溢流孔1212流出后先在凹部R缓冲，减缓溶液初动能的干扰，有利于溶液均匀地从溢流孔1212溢出，有利于形成稳定的液膜。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，立壁1215的壁厚可小于湿壁柱11的壁部111的壁厚，从而有利于增加凹部R的容积，提高凹部R的缓冲作用，进一步减缓溶液初动能的干扰，更有利于溶液均匀地从溢流孔1212溢出，更有利于形成稳定的液膜。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3和图4，立壁1215的外表面12151可与湿壁柱11的壁部111的外表面1111共面(即齐平)，从而使得溶液经由立壁1215与帽件122之间的空隙S并经由帽件122与湿壁柱11之间的间隙G向下流动时减少沿轴向上下的波动，促进了在湿壁柱11的壁部111的外表面1111形成的液膜的稳定性和均匀性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图6，上法兰13还可具有与外部的安全阀(未示出)连接的阀接口132。本发明的湿壁塔为耐一定压力的反应器，可进行中高压实验和测试，设计安全阀可保障实验安全和设备安全使用。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，上法兰13还可具有上收容槽133，夹套10的顶部插入上收容槽133；所述湿壁塔还可包括：上密封件16，设置于上法兰13的上收容槽133内且位于上法兰13和夹套10的顶部之间，以将夹套10的顶部密封。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，所述湿壁塔还可包括：上固定件17，穿设上密封件16和上法兰13，以将夹套10的顶部和上密封件16固定于上法兰13。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，上固定件17可包括：上螺栓171，与上法兰13螺纹连接；以及上螺母172，与上螺栓171螺纹连接；当上螺母172在上螺栓171上拧紧时，上螺母172接触上法兰13和上密封件16，以将夹套10的顶部和上密封件16固定于上法兰13，而上密封件16受力径向挤压夹套10的顶部，以在径向将夹套10的顶部固定。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图2至图5，环形凹槽142的开口的最上部所处的面可与下法兰14的上表面145共面。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，下法兰14的进气口141可为两个(图1至图5仅示出一个)。在一实施例中，下法兰14的两个进气口141为相对轴向对称分布。两个进气口141的设置可以均衡进入气体分布挡板15中的气流，减小气体分布挡板15内的气流分布差异，从而有利于提高进入到夹套10的容置腔1011内的气体的气膜的均匀性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，下法兰14设置有下收容槽144，夹套10的底部插入下收容槽144；所述湿壁塔还包括：下密封件18，设置于下法兰14的下收容槽144内且位于下法兰14和夹套10的底部之间，以将夹套10的底部密封。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，所述湿壁塔还可包括：下固定件19，穿设下法兰14，以将夹套10的底部和下密封件18固定于下法兰14。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1、图3至图5，下固定件19可包括：下螺栓191，与下法兰14螺纹连接；以及下螺母192，与下螺栓191螺纹连接；当下螺母192在下螺栓191上拧紧时，下螺母192接触下法兰14和下密封件18，以将夹套10的底部和下密封件18固定于下法兰14，而下密封件18受力径向挤压夹套10的底部，以在径向将夹套10的底部固定。在此需进一步说明的是，下螺栓191和下螺母192除了固定的作用之外，还起到调试湿壁塔的水平的功能。当环形凹槽142的开口的最上部所处的面与下法兰14的上表面145共面且夹套10由透明材料(例如玻璃)制成时，通过观察积蓄在环形凹槽142中的废液的水平面可以确定判断湿壁塔的水平情况，从而通过下螺栓191和下螺母192来调整水平。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1和图5，气体分布挡板15可包括：上挡板151，呈环形地围绕湿壁柱11设置，具有面向下法兰14的进气口141的倾斜部1511和与倾斜部1511连接的竖直部1512，倾斜部1511的一端固定连接于夹套10的内壁101；以及下挡板152，呈环形地围绕湿壁柱11设置，位于上挡板151的竖直部1512的外侧，且固定于下法兰14，以使下挡板152与上挡板151的竖直部1512之间形成缝隙V，缝隙V形成挡板15的所述通道；其中，外部的供气装置提供的气体经由进气口141向上进入、经由上挡板151的倾斜部1511的阻挡而产生涡流以对气体进行流向调整，之后气体在缝隙V中碰撞、混合，再进入湿壁柱11的壁部111的外表面1111和下挡板152之间的空间，从而引导到夹套10的容置腔1011内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收。由于此时经由进气口141进入的气体不是直接进入夹套10的容置腔1011，而是先被上挡板151的倾斜部1511的阻挡而产生涡流、之后在经由缝隙V进入湿壁柱11的壁部111的外表面1111和下挡板152之间的空间，从而引导到夹套10的容置腔1011内而向上流动，由此充分调整了从进气口141加入气体的轴向速度，从而有利于提高进入夹套10的容置腔1011内的气体的气膜分布均匀性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图1和图5，下挡板152的顶部不高于上挡板151的竖直部1512与倾斜部1511之间的连接部位J，从而保证先被上挡板151的倾斜部1511的阻挡而产生涡流后的气体足量且顺利地进入到缝隙V中。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图3，气体分布挡板5可包括：上挡板151，呈环形地围绕湿壁柱11设置，具有面向下法兰14的进气口141的倾斜部1511和与倾斜部1511连接的竖直部1512，倾斜部1511的一端固定连接于夹套10的内壁101；以及下挡板152，呈环形地围绕湿壁柱11设置，位于上挡板151的竖直部1512的内侧，且固定于下法兰14，以使下挡板152与上挡板151的竖直部1512之间形成缝隙V，缝隙V形成挡板15的所述通道；其中，外部的供气装置提供的气体经由进气口141向上进入、经由上挡板151的倾斜部1511的阻挡而产生涡流以对气体进行流向调整，之后气体经由缝隙V被引导到夹套10的容置腔1011内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收。由于此时经由进气口141进入的气体不是直接进入夹套10的容置腔1011，而是先被上挡板151的倾斜部1511的阻挡而产生涡流、之后在经由缝隙V直接被引导到夹套10的容置腔1011内，从而调整充分调整了进气口141加入时的气体的轴向速度，从而有利于提高进入夹套10的容置腔1011内的气体的气膜分布均匀性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图3，下挡板152的顶部不高于上挡板151的竖直部1512与倾斜部1511之间的连接部位J，从而避免使得在经由缝隙V直接被引导到夹套10的容置腔1011内的气体充分发挥作用，避免湿壁柱11底部(靠近下挡板2的部分)过多，从而使得湿壁柱11的壁部111的外表面1111存在有足够的气液接触面积。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图4，气体分布挡板5可包括：上挡板151，呈环形地围绕湿壁柱11设置，一端固定连接于夹套10的内壁101；以及下挡板152，呈环形地围绕湿壁柱11设置，并连接于上挡板151，且设置有沿周向均匀分布且沿径向贯通的多个通孔1521，通孔1521形成挡板15的所述通道；其中，外部的供气装置提供的气体经由进气口141向上进入、经由上挡板151的阻挡而产生涡流以对气体进行流向调整，之后气体经由下挡板152的所述多个通孔1521引导到夹套10的容置腔1011内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收。由于此时经由进气口141进入的气体不是直接进入夹套10的容置腔1011，而是先被上挡板151的阻挡而产生涡流、之后在经由所述多个通孔1521被径向引导到夹套10的容置腔1011内，从而调整充分调整了进气口141进入时的气体的轴向速度，从而有利于提高进入夹套10的容置腔1011内的气体的气膜分布均匀性。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图4，上挡板151与下挡板152一体成型。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，参照图4，上挡板151为水平板，下挡板152为竖直板。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，溶液可为醇胺溶液、砜胺溶液、氨基酸盐溶液、络合铁溶液、Locat溶液、本菲尔溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氨水溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钙溶液或其他有机碱溶液，气体为CO2、N2O、H2S或SO2。
在根据本发明所述的湿壁塔的一实施例中，进入下法兰14的进气口141之前的气体可为湿气或干气。
Claims (10)
1.一种湿壁塔，其特征在于，包括：
夹套(10)，具有：
内壁(101)，内壁(101)形成容置腔(1011)；以及
外壁(102)，围绕内壁(101)并与内壁(101)形成空腔(C)，设置有与空腔(C)连通的保温液进口(1021)和保温液出口(1022)，保温液进口(1021)、空腔(C)以及保温液出口(1022)形成供保温液流动的通路，经由该通路流动的保温液对容置腔(1011)进行保温；
湿壁柱(11)，收容于夹套(10)的容置腔(1011)，具有壁部(111)以及由壁部(111)围绕形成的中空部(112)，中空部(112)的底部用于连通外部的溶液供给装置，以接收溶液供给装置提供的溶液；
液体分布器(12)，收容于夹套(10)的容置腔(1011)，且包括：
溢流体(121)，为倒U形的圆筒，设置于湿壁柱(11)的顶部，形成有在轴向上与湿壁柱(11)的中空部(112)连通的腔体(1211)以及在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体(1211)连通的多个溢流孔(1212)；以及
帽件(122)，为倒U形的圆筒，位于溢流体(121)的上方、套设于溢流体(121)上并覆盖湿壁柱(11)的一部分和整个溢流体(121)，以使帽件(122)与溢流体(121)之间形成环形的受液腔(P)并使帽件(122)与湿壁柱(11)之间形成环形的且与受液腔(P)连通的间隙(G)；
上法兰(13)，设置于夹套(10)上方并将夹套(10)的顶部固定并密封，具有与夹套(10)的容置腔(1011)连通的出气口(131)；
下法兰(14)，设置于夹套(10)下方并将夹套(10)的底部固定并密封，并密封套设于湿壁柱(11)上，且具有：
进气口(141)，与夹套(10)的容置腔(1011)连通且与外部的供气装置连通，以接收外部的供气装置提供的气体；
环形凹槽(142)，围绕湿壁柱(11)穿设的位置形成且在径向上位于进气口(141)的内侧；以及
排液口(143)，与环形凹槽(142)连通且与外部连通；以及
气体分布挡板(15)，设置于下法兰(14)和夹套(10)的内壁(101)之间且与湿壁柱(11)间隔开，形成有一侧与下法兰(14)的进气口(141)连通而另一侧与夹套(10)的容置腔(1011)连通的通道，用于与对经由进气口(141)进入的气体进行流向调整并引导到夹套(10)的容置腔(1011)内；
其中，
外部的溶液供给装置提供的溶液经由湿壁柱(11)的中空部(112)、溢流体(121)的腔体(1211)和溢流孔(1212)、帽件(122)与溢流体(121)之间的受液腔(P)、帽件(122)与湿壁柱(11)之间的间隙(G)而沿湿壁柱(11)的壁部(111)的外表面(1111)从上向下流动，以形成液膜；
外部的供气装置提供的气体经由进气口(141)进入、经由气体分布挡板(15)以及气体分布挡板(15)的所述通道调整流向并引导到夹套(10)的容置腔(1011)内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收；
沿湿壁柱(11)的壁部(111)的外表面(1111)从上向下流动的溶液吸收气体后经由气体分布挡板(15)的内侧蓄积于下法兰(14)的环形凹槽(142)并作为废液从环形凹槽(142)中经由排液口(143)向外排出；
向上流动含所吸收溶液的气体作为出气经由上法兰(13)的出气口(131)向外排出。
2.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，夹套(10)由透明材料制成。
3.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，下法兰(14)以使湿壁柱(11)沿轴向上下活动的方式密封套设于湿壁柱(11)上。
4.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，湿壁柱(11)的壁部(111)的外表面(1111)经过表面抛光、润滑以及表面润湿性处理。
5.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，
溢流体(121)具有形成溢流孔(1212)的周壁(1213)和与帽件(122)接触并固定连接的顶壁(1214)；
周壁(1213)的壁厚小于湿壁柱(11)的壁部(111)的壁厚，以使溢流体(121)的周壁(1213)与湿壁柱(11)的壁部(111)的顶表面(1113)形成台阶(T)。
6.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，
溢流体(121)具有形成溢流孔(1212)的周壁(1213)和与帽件(122)接触并固定连接的顶壁(1214)；
溢流体(121)还具有围绕周壁(1213)与湿壁柱(11)一体成型的立壁(1215)，立壁(1215)在高度上高于所述多个溢流孔(1212)，立壁(1215)与周壁(1213)形成凹部(R)，立壁(1215)与帽件(122)之间形成与凹部(R)连通的空隙(S)，凹部(R)和空隙(S)构成帽件(122)与溢流体(121)之间的受液腔(P)；
外部的溶液供给装置提供的溶液经由湿壁柱(11)的中空部(112)、溢流体(121)的腔体(1211)和溢流孔(1212)进入凹部(R)而蓄积，当蓄积在凹部(R)中的溶液的液面超出凹部(R)的深度时，蓄积在凹部(R)中的溶液溢出到立壁(1215)与帽件(122)之间的空隙(S)并经由帽件(122)与湿壁柱(11)之间的间隙(G)向下流动、进而沿湿壁柱(11)的壁部(111)的外表面(1111)从上向下流动，以形成液膜。
7.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，
下法兰(14)设置有下收容槽(144)，夹套(10)的底部插入下收容槽(144)；
所述湿壁塔还包括：
下密封件(18)，设置于下法兰(14)的下收容槽(144)内且位于下法兰(14)和夹套(10)的底部之间，以将夹套(10)的底部密封；以及
下固定件(19)，穿设下法兰(14)，以将夹套(10)的底部和下密封件(18)固定于下法兰(14),下固定件(19)包括：
下螺栓(191)，与下法兰(14)螺纹连接；以及
下螺母(192)，与下螺栓(191)螺纹连接；
当下螺母(192)在下螺栓(191)上拧紧时，下螺母(192)接触下法兰(14)和下密封件(18)，以将夹套(10)的底部和下密封件(18)固定于下法兰(14)，而下密封件(18)受力径向挤压夹套(10)的底部，以在径向将夹套(10)的底部固定。
8.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，气体分布挡板(15)包括：
上挡板(151)，呈环形地围绕湿壁柱(11)设置，具有面向下法兰(14)的进气口(141)的倾斜部(1511)和与倾斜部(1511)连接的竖直部(1512)，倾斜部(1511)的一端固定连接于夹套(10)的内壁(101)；以及
下挡板(152)，呈环形地围绕湿壁柱(11)设置，位于上挡板(151)的竖直部(1512)的外侧，且固定于下法兰(14)，以使下挡板(152)与上挡板(151)的竖直部(1512)之间形成缝隙(V)，缝隙(V)形成气体分布挡板(15)的所述通道；
其中，外部的供气装置提供的气体经由进气口(141)向上进入、经由上挡板(151)的倾斜部(1511)的阻挡而产生涡流以对气体进行流向调整，之后气体在缝隙(V)中碰撞、混合，再进入湿壁柱(11)的壁部(111)的外表面(1111)和下挡板(152)之间的空间，从而引导到夹套(10)的容置腔(1011)内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收。
9.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，气体分布挡板(15)包括：
上挡板(151)，呈环形地围绕湿壁柱(11)设置，具有面向下法兰(14)的进气口(141)的倾斜部(1511)和与倾斜部(1511)连接的竖直部(1512)，倾斜部(1511)的一端固定连接于夹套(10)的内壁(101)；以及
下挡板(152)，呈环形地围绕湿壁柱(11)设置，位于上挡板(151)的竖直部(1512)的内侧，且固定于下法兰(14)，以使下挡板(152)与上挡板(151)的竖直部(1512)之间形成缝隙(V)，缝隙(V)形成气体分布挡板(15)的所述通道；
其中，外部的供气装置提供的气体经由进气口(141)向上进入、经由上挡板(151)的倾斜部(1511)的阻挡而产生涡流以对气体进行流向调整，之后气体经由缝隙(V)被引导到夹套(10)的容置腔(1011)内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收。
10.根据权利要求1所述的湿壁塔，其特征在于，气体分布挡板(15)包括：
上挡板(151)，呈环形地围绕湿壁柱(11)设置并面向下法兰(14)的进气口，一端固定连接于夹套(10)的内壁(101)；以及
下挡板(152)，呈环形地围绕湿壁柱(11)设置，并连接于上挡板(151)，且设置有沿周向均匀分布且沿径向贯通的多个通孔(1521)，所述多个通孔(1521)形成气体分布挡板(15)的所述通道；
其中，外部的供气装置提供的气体经由进气口(141)向上进入、经由上挡板(151)的阻挡而产生涡流以对气体进行流向调整，之后气体经由下挡板(152)的所述多个通孔(1521)引导到夹套(10)的容置腔(1011)内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收。
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