CN105289185A - 多流场吸收反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可应用于化工及环保领域的吸收反应装置，具体为一种多流场吸收反应装置。解决现有的吸收反应装置结构存在缺陷，其吸收反应效果、净化效果、运行效果等不理想的问题。该装置由底部的预处理段、中部的至少一个吸收反应段及顶部的除湿段依次叠置而成；预处理段包括第一筒体、第一上层隔板、第一中心管、第一雾化喷头、第一排液口。吸收反应段包括第二筒体、第二上层隔板、第二开口环形挡板、第二挡板、第二中心管、第二雾化喷头、第二排液口。除湿段包括第三筒体、第三开口环形挡板、第三挡板、净化气体排放管、第三排液口构成。本发明除用于烟气和工业尾气的净化处置外，还可以用于化工领域的传质、萃取、分离等多种工艺处理过程中。

Description

多流场吸收反应装置

技术领域

本发明涉及可应用于化工及环保领域的吸收反应装置，如，用于化工领域里的吸收传质、分离萃取，环保领域里的除尘、脱硫、脱氮，具体为一种多流场吸收反应装置。

背景技术

目前，化工和环保领域所使用的吸收反应塔主要有：填料塔、喷淋洗涤塔、旋流板塔、超重力反应装置等几大类。填料塔运行阻力大、易堵塞。喷淋洗涤塔气液作用强度低，靠增加液气比达到提高吸收效率极大地增加了动力消耗和运行成本。旋流板塔吸收传质效率有限不能满足高效净化的要求。超重力反应装置受自身结构局限，动平衡动密封控制有难度，运行操控繁杂。因此有待于进一步提高。特别是在锅炉及工业废气净化领域，随着新的排放标准的实施，现有的吸收反应塔等净化设施已不能满足排放要求。目前普遍的做法是在原有设施的基础上采用多级串联方式，这样就直接造成了占地面积增大，投资、运行成本增加，运行维护繁复等问题。

发明内容

本发明解决现有的吸收反应装置结构存在缺陷，其吸收反应效果、净化效果、运行效果等不理想的问题，提供一种多流场吸收反应装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：多流场吸收反应装置，由底部的预处理段、中部的至少一个吸收反应段及顶部的除湿段依次叠置而成；预处理段包括底部封闭的带有蜗壳进气口的第一筒体，第一筒体内靠近顶部设置有第一上层隔板，第一上层隔板上开有孔并固定有第一中心管，第一中心管的一端覆盖第一上层隔板上所开的孔或固定于该孔内，另一端悬于第一上层隔板和第一筒体底板之间，第一筒体中部设有第一雾化喷头，第一筒体底部设有第一排液口。

吸收反应段包括底部封闭的第二筒体，第二筒体内靠近顶部设置有第二上层隔板，在第二上层隔板和第二筒体底板之间固定有第二开口环形挡板，第二开口环形挡板的上、下端面分别与第二上层隔板和第二筒体底板密封连接，第二开口环形挡板的一端与第二筒体内壁之间固定有第二挡板，第二挡板的上、下端面分别与第二上层隔板和第二筒体底板密封连接，第二上层隔板上开有位于第二开口环形挡板内圈范围的孔，并在第二上层隔板上固定有第二中心管，第二中心管的一端覆盖第二上层隔板上所开的孔或固定于该孔内，另一端悬于第二上层隔板和第二筒体底板之间，第二筒体底板上开有位于第二筒体内壁与第二开口环形挡板之间的第二进气口，第二筒体中部设有第二雾化喷头，第二筒体底部设有第二排液口。

除湿段包括顶部和底部封闭的第三筒体，第三筒体内固定有第三开口环形挡板，第三开口环形挡板的上、下端面分别与第三筒体的顶板和底板密封连接，第三开口环形挡板的一端与第三筒体内壁之间固定有第三挡板，第三挡板的的上、下端面分别与第三筒体的顶板和底板密封连接，在第三筒体顶板上开有位于第三开口环形挡板内圈范围的孔，该孔内固定有净化气体排放管，净化气体排放管的下端伸入第三筒体内，第三筒体底板上开有位于第三筒体内壁与第三开口环形挡板之间的且与第二进气口位置对应的第三进气口，第三筒体底部设有第三排液口。

使用时，待处理气流经蜗壳进气口高速进入底部预处理段，与喷入的雾化液体接触后在第一筒体内壁附近形成外螺旋，在第一中心管附近形成一个向下运动的强力内螺旋，并在第一中心管下口与第一筒体底板之间的空间形成一个高速涡旋，颗粒物在上述几种流态中被有效分离。预处理后的气体进入第一中心管向上进入由第一上层隔板和吸收反应段的第二筒体底板形成的顶部扩散室，再由上部吸收反应段第二筒体底板上的进气口进入相邻吸收反应段。液体携带分离出的颗粒物由下部第一排液管排出。

气流进入吸收反应段内，经第二开口环形挡板与第二筒体内壁组成的狭窄通道得到提速，并在吸收反应段腔体独特结构的约束下，形成了扩散涡流、外旋流、内旋流及底部涡流等较复杂的流场，待处理气流在此流场中与经第二雾化喷头喷入的雾状吸收液接触，为物质的相间传质提供了极为充分的条件。进入第二中心管后，由于腔体变窄高速涡旋内压增大，相间碰撞几率增加，吸收传质系数大大提高，进入第二上层隔板和后级筒体底板形成的扩散室后，其减压作用又产生新的湍动，再次提供了良好的传质条件。净化后的气体由后级段筒体底部开口进入后级。吸收液由下部第二排液管排出。根据需要选择吸收反应段的数量。

在经过至少一个吸收反应段处理后，净化气体由除湿段第三筒体底板上的进口进入该段内，第三开口环形挡板与第三筒体内壁组成的狭窄通道，仍形成内、外螺旋和底部涡流，使气液彻底分离，净化气体从净化气体排放管排出。液体由下部第三排液管排出。

本发明是一套高效吸收传质、分离净化的多结构组合的处理装置，能在不增加阻力的条件下有效提高吸收传质效率及分离净化效果，并保证系统运行稳定。具有结构设计合理、新颖、独特，运行工况稳定、控制系统简单、自动化程度高、使用维护方便、高效低耗且体积较小等特点，在较低运行阻力和液气比的前提下，有效增大气液间的传质效率，并保证其处理效果，同时也降低投资和运行成本。本发明的吸收反应段可以是单级的，也可以是多级组合，还可以实现不同反应物的分段处置，如，一组塔内：预处理段除尘、前级吸收反应段脱硫、后级吸收反应段脱氮、最后除湿排放。本发明除用于烟气和工业尾气的净化处置外，还可以用于化工领域的传质、萃取、分离等多种工艺处理过程中。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为预处理段的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为吸收反应段的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为除湿段的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为本发明使用状态下形成的多流场示意图。

图中：A－预处理段，B－吸收反应段，C－除湿段，1－第一筒体，2－第一上层隔板，3－第一中心管，4－第一雾化喷头，5－第一排液口；11－第二筒体，12－第二上层隔板，13－第二开口环形挡板，14－第二挡板，15－第二中心管，16－第二进气口，17－第二雾化喷头，18－第二排液口；21－第三筒体，22－第三开口环形挡板，23－第三挡板，24－净化气体排放管，25－第三进气口，26－第三排液口。

具体实施方式

多流场吸收反应装置，由底部的预处理段A、中部的至少一个吸收反应段B及顶部的除湿段C依次叠置而成；预处理段A包括底部封闭的带有蜗壳进气口的第一筒体1，第一筒体内靠近顶部设置有第一上层隔板2，第一上层隔板2上开有孔并固定有第一中心管3，第一中心管3的一端覆盖第一上层隔板上所开的孔或固定于该孔内，另一端悬于第一上层隔板2和第一筒体1底板之间，第一筒体1中部设有第一雾化喷头4，第一筒体1底部设有第一排液口5。

吸收反应段B包括底部封闭的第二筒体11，第二筒体11内靠近顶部设置有第二上层隔板12，在第二上层隔板12和第二筒体11底板之间固定有第二开口环形挡板13，第二开口环形挡板13的上、下端面分别与第二上层隔板和第二筒体底板密封连接，第二开口环形挡板13的一端与第二筒体内壁之间固定有第二挡板14，第二挡板14的上、下端面分别与第二上层隔板和第二筒体底板密封连接，第二上层隔板12上开有位于第二开口环形挡板内圈范围的孔，并在第二上层隔板12上固定有第二中心管15，第二中心管15的一端覆盖第二上层隔板上所开的孔或固定于该孔内，另一端悬于第二上层隔板和第二筒体底板之间，第二筒体底板上开有位于第二筒体内壁与第二开口环形挡板之间的第二进气口16，第二筒体中部设有第二雾化喷头17，第二筒体底部设有第二排液口18。

除湿段C包括顶部和底部封闭的第三筒体21，第三筒体21内固定有第三开口环形挡板22，第三开口环形挡板22的上、下端面分别与第三筒体的顶板和底板密封连接，第三开口环形挡板22的一端与第三筒体内壁之间固定有第三挡板23，第三挡板23的的上、下端面分别与第三筒体的顶板和底板密封连接，在第三筒体顶板上开有位于第三开口环形挡板22内圈范围的孔，该孔内固定有净化气体排放管24，净化气体排放管24的下端伸入第三筒体内，第三筒体底板上开有位于第三筒体内壁与第三开口环形挡板之间的且与第二进气口16位置对应的第三进气口25，第三筒体底部设有第三排液口26。

第一和第二雾化喷头4、17分别沿第一和第二筒体的切向布置，以增加传质效果。第一雾化喷头4为多个且沿第一筒体均布，第二雾化喷头17为多个且沿第二筒体均布，以增加吸收反应液的喷入均匀性。第二雾化喷头17的其中一个伸于第二筒体与第二开口环形挡板之间，第二雾化喷头17的其中另一个伸于第二开口环形挡板与第二中心管之间，以进一步增加传质效果。所述的第二挡板14沿第二筒体11的非径向倾斜设置，第三挡板23沿第三筒体21的非径向倾斜设置，以此避免死角，增加气流的流动阻力。第二进气口16靠近第二挡板14，第三进气口25靠近第三挡板23，增加气流的流程，进一步增加传质效果。

Claims (7)

1.一种多流场吸收反应装置，其特征在于由底部的预处理段（A）、中部的至少一个吸收反应段（B）及顶部的除湿段（C）依次叠置而成；

预处理段（A）包括底部封闭的带有蜗壳进气口的第一筒体（1），第一筒体内靠近顶部设置有第一上层隔板（2），第一上层隔板（2）上开有孔并固定有第一中心管（3），第一中心管（3）的一端覆盖第一上层隔板上所开的孔或固定于该孔内，另一端悬于第一上层隔板（2）和第一筒体（1）底板之间，第一筒体（1）中部设有第一雾化喷头（4），第一筒体（1）底部设有第一排液口（5）；

吸收反应段（B）包括底部封闭的第二筒体（11），第二筒体（11）内靠近顶部设置有第二上层隔板（12），在第二上层隔板（12）和第二筒体（11）底板之间固定有第二开口环形挡板（13），第二开口环形挡板（13）的上、下端面分别与第二上层隔板和第二筒体底板密封连接，第二开口环形挡板（13）的一端与第二筒体内壁之间固定有第二挡板（14），第二挡板（14）的上、下端面分别与第二上层隔板和第二筒体底板密封连接，第二上层隔板（12）上开有位于第二开口环形挡板内圈范围的孔，并在第二上层隔板（12）上固定有第二中心管（15），第二中心管（15）的一端覆盖第二上层隔板上所开的孔或固定于该孔内，另一端悬于第二上层隔板和第二筒体底板之间，第二筒体底板上开有位于第二筒体内壁与第二开口环形挡板之间的第二进气口（16），第二筒体中部设有第二雾化喷头（17），第二筒体底部设有第二排液口（18）；

除湿段（C）包括顶部和底部封闭的第三筒体（21），第三筒体（21）内固定有第三开口环形挡板（22），第三开口环形挡板（22）的上、下端面分别与第三筒体的顶板和底板密封连接，第三开口环形挡板22的一端与第三筒体内壁之间固定有第三挡板（23），第三挡板（23）的的上、下端面分别与第三筒体的顶板和底板密封连接，在第三筒体顶板上开有位于第三开口环形挡板22内圈范围的孔，该孔内固定有净化气体排放管（24），净化气体排放管（24）的下端伸入第三筒体内，第三筒体底板上开有位于第三筒体内壁与第三开口环形挡板之间的且与第二进气口（16）位置对应的第三进气口（25），第三筒体底部设有第三排液口（26）。

2.根据权利要求1所述的多流场吸收反应装置，其特征在于第一雾化喷头（4）为多个且沿第一筒体均布，第二雾化喷头（17）为多个且沿第二筒体均布。

3.根据权利要求2所述的多流场吸收反应装置，其特征在于第一和第二雾化喷头（4、17）分别沿第一和第二筒体的切向布置。

4.根据权利要求2或3所述的多流场吸收反应装置，其特征在于第二雾化喷头（17）的其中一个伸于第二筒体与第二开口环形挡板之间，第二雾化喷头（17）的其中另一个伸于第二开口环形挡板与第二中心管之间。

5.根据权利要求1或2或3所述的多流场吸收反应装置，其特征在于第二挡板（14）沿第二筒体（11）的非径向倾斜设置，第三挡板（23）沿第三筒体（21）的非径向倾斜设置。

6.根据权利要求4所述的多流场吸收反应装置，其特征在于第二挡板（14）沿第二筒体（11）的非径向倾斜设置，第三挡板（23）沿第三筒体（21）的非径向倾斜设置。

7.根据权利要求1或2或3所述的多流场吸收反应装置，其特征在于第二进气口（16）靠近第二挡板（14），第三进气口（25）靠近第三挡板（23）。