CN112295361B - 吸收气体的装置以及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气体处理技术领域，涉及一种吸收气体的装置以及方法。该装置包括：吸收装置、循环泵、组分分析仪、入口分析仪、出口分析仪、自动控制系统、循环出液管道、循环进液管道、气体入口管道、气体出口管道、进液管道以及排液管道；循环泵的进液端和出液端分别通过循环出液管道和循环进液管道与吸收装置连通；组分分析仪设置在循环出液管道上；入口分析仪设置在气体入口管道上；出口分析仪设置在气体出口管道上；入口分析仪、组分分析仪以及出口分析仪分别用于将检测到的结果输送至自动控制系统；自动控制系统用于根据结果控制循环泵开启，控制向吸收装置进液或吸收装置内的液体外排，以及控制循环泵的循环量。该装置能够自动精准控制气体吸收过程。

Description

吸收气体的装置以及方法

技术领域

本发明属于气体处理技术领域，更具体地，涉及一种吸收气体的装置以及方法。

背景技术

气体混合物中的一种或多种组分，由气相转移至液相的过程。气体吸收是化工生产中常用的单元操作，根据吸收性质分为化学吸收和物理吸收两大类。气体吸收广泛应用在合成氨、石油化工以及废气处理等技术领域。

化学吸收是指吸收过程中吸收质与吸收剂有明显化学反应的吸收过程。对于化学吸收，溶质从气相主体到气液界面的传质机理与物理吸收完全相同，其复杂之处在于液相内的传质。溶质在由界面向液相主体扩散的过程中，将与吸收剂或液相中的其他活泼组分发生化学反应。因此，溶质的组成沿扩散途径的变化情况不仅与其自身的扩散速率有关，而且与液相中活泼组分的反向扩散速率、化学反应速率以及反应产物的扩散速率等因素有关。

由于溶质在液相内发生化学反应，溶质在液相中呈现物理溶解态和化合态两种方式，而溶质的平衡分压仅与液相中物理态的溶质有关。因此，化学反应消耗了液相中的吸收质，使吸收质的有效溶解度明显增加而平衡分压降低，从而增大了吸收过程的推动力；同时由于部分溶质在液膜内扩散的途中即因化学反应而消耗，使过程阻力减小，吸收系数增大。因此，发生化学反应总会使吸收速率得到不同程度的进步。

工业气体吸收多采用化学吸收是，由于化学反应具有选择性；吸收速率，减少设备容积；反应能够增加溶质在液相的溶解度，减少吸收剂用量；反应降低了溶质在气相中的平衡分压，可较彻底地除去气相中含量较少的有害气体。

物理吸收是溶解的气体与溶剂或溶剂中某种成分并不发生任何化学反应的吸收过程。此时，溶解了的气体所产生的平衡蒸汽压与溶质及溶剂的性质、体系的温度、压力和浓度有关。吸收过程的推动力等于气相中气体的分压与溶液溶质气体的平衡蒸汽压之差。物理吸收时会产生近于冷凝热的溶解热。以水吸收CO₂、SO₂及甲醛蒸汽，用重油吸收烃类蒸汽，均属物理吸收。

现有的吸收气体的装置通常通过人工控制和监测对间歇排放的气体进行吸收，人工控制和监测的误差大，并且增加人力成本，也存在误操作风险，容易造成安全事故和环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动控制吸收气体的装置以及方法，以精准控制气体吸收过程。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种吸收气体的装置。该装置包括：吸收装置、循环泵、组分分析仪、入口分析仪、出口分析仪、自动控制系统、循环出液管道、循环进液管道、气体入口管道、气体出口管道、进液管道、以及排液管道；

所述循环泵的进液端和出液端分别通过循环出液管道和循环进液管道与所述吸收装置连通；

所述组分分析仪设置在所述循环出液管道上；

所述气体入口管道、所述气体出口管道、所述进液管道、以及所述排液管道均与所述吸收装置连通；

所述入口分析仪设置在所述气体入口管道上；

所述出口分析仪设置在所述气体出口管道上；

所述入口分析仪、所述组分分析仪、以及所述出口分析仪分别用于将检测到的结果输送至所述自动控制系统；

所述自动控制系统用于接收所述结果，并根据所述结果控制所述循环泵开启，控制通过所述进液管道向所述吸收装置进液或通过所述排液管道将所述吸收装置内的液体外排，以及控制所述循环泵的循环量。

所述组分分析仪用于检测待吸收物质在液体中的含量。

所述入口分析仪用于检测所述气体入口管道中待吸收物质的含量。

所述出口分析仪用于检测所述气体出口管道中待吸收物质的含量。

在本发明的一种实施方式中，所述进液管道和所述排液管道分别与所述循环进液管道连通，继而与所述吸收装置连通。

在本发明的一种优选实施方式中，该装置还包括：设置在所述循环进液管道上的第一阀门；

所述自动控制系统通过控制所述第一阀门的开度，来控制所述循环泵的循环量。

在本发明的一种优选地实施方式中，该装置还包括：液位计、第二阀门、以及第三阀门；

所述第二阀门设置在所述进液管道上；

所述第三阀门设置在所述排液管道上；

所述液位计用于监测所述吸收装置内的液位，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统，所述自动控制系统根据所述液位计检测到的结果控制所述第二阀门或所述第三阀门开启和关闭。

在本发明的一种优选实施方式中，该装置还包括：冷却器、第四阀门、以及温度计；

所述冷却器用于对所述循环进液管道中的液体进行换热冷却；

所述第四阀门设置在所述冷却器的进液管道上；

所述温度计用于监测所述吸收装置内的温度，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统，所述自动控制系统根据所述温度计检测到的结果控制所述第四阀门开启、关闭、以及开度。

在本发明的一种优选实施方式中，设置在所述气体入口管道上的破真空器；

所述吸收装置的内部设置有填料、液体分布器、以及气体分布器；

所述液体分布器与所述循环进液管道连通，并且位于所述填料的上方；

所述气体分布器位于所述填料的下方；

所述气体入口管道的进气端延伸至所述气体分布器的下方。

在本发明的一种更优选实施方式中，所述填料包括：上部填料和下部填料；

所述液体分布器位于所述上部填料的上方；

所述气体分布器位于所述下部填料的下方。

具体地，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、以及所述第四阀门均为控制阀。

本发明第二方面提供一种吸收气体的方法。该方法在第一方面涉及的装置中进行，所述方法包括以下步骤：

气体通过所述气体入口管道进入所述吸收装置内；所述入口分析仪检测到所述吸收装置内气体的含量升高，将所述气体的含量升高的结果发送至所述自动控制系统，所述自动控制系统接收该结果，并调控所述进液管道向所述吸收装置内输送吸收液，吸收所述气体；

所述循环泵将部分液体抽吸入所述循环出液管道内，经所述循环进液管道返回所述吸收装置内；

所述组分分析仪对所述循环出液管道内的液体进行检测，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统，所述自动控制系统接收该结果，并根据该结果控制通过所述进液管道向所述吸收装置进液或通过所述排液管道将所述吸收装置内的液体外排；

所述出口分析仪对所述气体出口管道内的气体进行检测，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统，所述自动控制系统接收该结果，并根据该结果控制所述循环泵的循环量。

具体地，所述自动控制系统接收该结果，并根据该结果控制所述循环泵的循环量为，所述自动控制系统接收该结果，并根据该结果调控所述第一阀门的开度，来控制所述循环泵的循环量。

在本发明的一种优选实施方式中，所述方法还包括：所述液位计监测所述吸收装置内的液位，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统，所述自动控制系统根据该结果控制所述第二阀门和/或所述第三阀门开启和关闭。

具体地，所述液位计检测到所述吸收装置内的液位低于最低液位，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统根据该结果控制所述第二阀门开启；

所述液位计检测到所述吸收装置内的液位高于最高液位，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统根据该结果控制所述第三阀门开启。

具体地，所述液位计检测到所述吸收装置内的液位位于所述最低液位和所述最高液位之间，检测到的结果不输出。

在本发明的一种优选实施方式中，所述方法还包括：所述自动控制系统根据所述温度计检测到的结果控制所述第四阀门的开启、关闭、以及开度，以控制所述冷却器对所述循环进液管道中的液体是否换热冷却、以及换热冷却的速率。

本发明提供的吸收气体的装置，能够实现自动控制系统根据入口分析仪和出口分析仪的检测结果，控制该装置自动进液和排液，以及控制循环泵的循环量，实现对气体吸收精准调控。

本发明提供的吸收气体的装置，能够通过自动控制系统调控阀门，来调控进液速率、排液速率、以及换热冷却速率。

本发明提供的吸收气体的装置，能够精准地控制吸收装置中的液位。

本发明提供的吸收气体的装置，能够自动控制热交换，降低吸收装置内的液体的温度。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明提供的一种吸收气体的装置的示意图。

图2示出了本发明提供的另一种吸收气体的装置的示意图。

附图标记说明

1、吸收装置；

101、填料；1011、上部填料；1012、下部填料；

102、液体分布器；

103、气体分布器；

2、循环泵；

3、组分分析仪；

4、入口分析仪；

5、出口分析仪；

6、自动控制系统；

7、液位计；

8、冷却器；

S、循环出液管道；

T、循环进液管道；

W、气体入口管道；

X、气体出口管道；

Y、进液管道；

Z、排液管道；

V1、第一阀门；

V2、第二阀门；

V3、第三阀门；

V4、第四阀门。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

实施例1

本实施例提供一种吸收气体的装置。请参见图1，图1示出了本发明提供的一种吸收气体的装置的示意图。如图1所示，该装置包括：吸收装置1、循环泵2、组分分析仪3、入口分析仪4、出口分析仪5、自动控制系统6、循环出液管道S、循环进液管道T、气体入口管道W、气体出口管道X、进液管道Y、以及排液管道Z；循环泵2的进液端和出液端分别通过循环出液管道S和循环进液管道T与吸收装置1连通；组分分析仪3设置在循环出液管道S上；气体入口管道W、气体出口管道X、进液管道Y、以及排液管道Z均与吸收装置1连通；入口分析仪4设置在气体入口管道W上；出口分析仪5设置在气体出口管道X上；入口分析仪4、组分分析仪3、以及出口分析仪5分别用于将检测到的结果输送至自动控制系统6；自动控制系统6用于接收结果，并根据结果控制循环泵2开启，控制通过进液管道Y向吸收装置1进液或通过排液管道Z将吸收装置1内的液体外排，以及循环泵2的循环量。

本发明提供的吸收气体的装置，能够实现自动控制系统6根据入口分析仪4和出口分析仪5的检测结果，控制该装置自动进液和排液，以及控制循环泵2的循环量，实现对气体吸收精准调控。

实施例2

本实施例提供一种吸收气体的装置。请参见图2，图2示出了本发明提供的另一种吸收气体的装置的示意图。如图2所示，该装置包括：吸收装置1、循环泵2、组分分析仪3、入口分析仪4、出口分析仪5、自动控制系统6、液位计7、冷却器8、温度计、循环出液管道S、循环进液管道T、气体入口管道W、气体出口管道X、进液管道Y、排液管道Z、第一阀门V1、第二阀门V2、第三阀门V3、以及第四阀门V4。

循环泵2的进液端和出液端分别通过循环出液管道S和循环进液管道T与吸收装置1连通；组分分析仪3设置在循环出液管道S上；气体入口管道W、气体出口管道X、进液管道Y、以及排液管道Z均与吸收装置1连通；入口分析仪4设置在气体入口管道W上；出口分析仪5设置在气体出口管道X上；液位计7用于监测吸收装置1内的液位；冷却器8用于对循环进液管道T中的液体进行换热冷却；第一阀门V1设置在循环进液管道T上；第二阀门V2设置在进液管道Y上；第三阀门V3设置在排液管道Z上；第四阀门V4设置在冷却器8的进液管道上；吸收装置1的内部设置有上部填料1011、下部填料1012、液体分布器102、以及气体分布器103；液体分布器102与循环进液管道T连通，并且位于上部填料1011的上方；气体分布器103位于下部填料1012的下方；气体入口管道W的进气端延伸至气体分布器103的下方；入口分析仪4、组分分析仪3、以及出口分析仪5分别用于将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，自动控制系统6通过控制第一阀门V1的开度，来控制循环泵2的循环量；液位计7用于监测吸收装置1内的液位，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6根据液位计7检测到的结果控制第二阀门V2和/或第三阀门V3开启、关闭、以及开度，以控制通过进液管道Y向吸收装置1进液或通过排液管道Z将吸收装置1内的液体外排、以及流速；温度计用于监测吸收装置1内的温度，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6根据温度计检测到的结果控制第四阀门V4开启、关闭、以及开度。

实施例3

本实施例提供一种吸收气体的方法。请参见图1，该方法包括以下步骤：

气体通过气体入口管道W进入吸收装置1内；入口分析仪4检测到吸收装置内气体的含量升高，将气体的含量升高的结果发送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，并调控进液管道Y向吸收装置1内输送吸收液，吸收气体。

循环泵2将部分液体抽吸入循环出液管道S内，经循环进液管道T返回吸收装置1内。

组分分析仪3对循环出液管道S内的液体进行检测，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，并根据该结果控制通过进液管道Y向吸收装置1进液或通过排液管道Z将吸收装置1内的液体外排。

出口分析仪5对气体出口管道X内的气体进行检测，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，并根据该结果控制循环泵2的循环量。

实施例4

本实施例提供一种吸收气体的方法。请参见图2，该方法包括以下步骤：

气体通过气体入口管道W进入吸收装置1内；入口分析仪4检测到吸收装置内气体的含量升高，将气体的含量升高的结果发送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，并调控第二阀门V2开启，进液管道Y向吸收装置1内输送吸收液，吸收气体。

自动控制系统6调控第一阀门V1开启，循环泵2将部分液体抽吸入循环出液管道S内，经循环进液管道T返回吸收装置1内。

组分分析仪3对循环出液管道S内的液体进行检测，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，并根据该结果调控第二阀门V2或第二阀门V3，以控制通过进液管道Y向吸收装置1进液或通过排液管道Z将吸收装置1内的液体外排。

出口分析仪5对气体出口管道X内的气体进行检测，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6接收该结果，并根据该结果控制循环泵2的循环量。

液位计7用于监测吸收装置1内的液位，并将检测到的结果输送至自动控制系统6，自动控制系统6根据该结果控制第二阀门V2或第三阀门V3开启和关闭。

自动控制系统6根据所述温度计检测到的结果控制第四阀门V4的开启、关闭、以及开度，以控制冷却器8对循环进液管道T中的液体是否换热冷却、以及换热冷却的速率。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种吸收气体的方法，其特征在于，所述方法在吸收气体的装置中进行，

所述吸收气体的装置包括：吸收装置（1）、循环泵（2）、组分分析仪（3）、入口分析仪（4）、出口分析仪（5）、自动控制系统（6）、循环出液管道（S）、循环进液管道（T）、气体入口管道（W）、气体出口管道（X）、进液管道（Y）、以及排液管道（Z）；

所述循环泵（2）的进液端和出液端分别通过循环出液管道（S）和循环进液管道（T）与所述吸收装置（1）连通；

所述组分分析仪（3）设置在所述循环出液管道（S）上；

所述气体入口管道（W）、所述气体出口管道（X）均与所述吸收装置（1）连通；所述进液管道（Y）和所述排液管道（Z）分别与所述循环进液管道（T）连通，继而与所述吸收装置（1）连通；

所述入口分析仪（4）设置在所述气体入口管道（W）上；

所述出口分析仪（5）设置在所述气体出口管道（X）上；

所述入口分析仪（4）、所述组分分析仪（3）、以及所述出口分析仪（5）分别用于将检测到的结果输送至所述自动控制系统（6）；

所述自动控制系统（6）用于接收所述结果，并根据所述结果控制所述循环泵（2）开启，控制通过所述进液管道（Y）向所述吸收装置（1）进液或通过所述排液管道（Z）将所述吸收装置（1）内的液体外排，以及控制所述循环泵（2）的循环量；

所述方法包括以下步骤：

气体通过所述气体入口管道（W）进入所述吸收装置（1）内；所述入口分析仪（4）检测到所述吸收装置内气体的含量升高，将所述气体的含量升高的结果发送至所述自动控制系统（6），所述自动控制系统（6）接收该结果，并调控所述进液管道（Y）向所述吸收装置（1）内输送吸收液，吸收所述气体；

所述循环泵（2）将部分液体抽吸入所述循环出液管道（S）内，经所述循环进液管道（T）返回所述吸收装置（1）内；

所述组分分析仪（3）对所述循环出液管道（S）内的液体进行检测，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统（6），所述自动控制系统（6）接收该结果，并根据该结果控制通过所述进液管道（Y）向所述吸收装置（1）进液或通过所述排液管道（Z）将所述吸收装置（1）内的液体外排；

所述出口分析仪（5）对所述气体出口管道（X）内的气体进行检测，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统（6），所述自动控制系统（6）接收该结果，并根据该结果控制所述循环泵（2）的循环量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该装置还包括：设置在所述循环进液管道（T）上的第一阀门（V1）；

所述自动控制系统（6）通过控制所述第一阀门（V1）的开度，来控制所述循环泵（2）的循环量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该装置还包括：液位计（7）、第二阀门（V2）、以及第三阀门（V3）；

所述第二阀门（V2）设置在所述进液管道（Y）上；

所述第三阀门（V3）设置在所述排液管道（Z）上；

所述液位计（7）用于监测所述吸收装置（1）内的液位，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统（6），所述自动控制系统（6）根据所述液位计（7）检测到的结果控制所述第二阀门（V2）和/或所述第三阀门（V3）开启和关闭。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该装置还包括：冷却器（8）、第四阀门（V4）、以及温度计；

所述冷却器（8）用于对所述循环进液管道（T）中的液体进行换热冷却；

所述第四阀门（V4）设置在所述冷却器（8）的进液管道上；

所述温度计用于监测所述吸收装置（1）内的温度，并将检测到的结果输送至所述自动控制系统（6），所述自动控制系统（6）根据所述温度计检测到的结果控制所述第四阀门（V4）开启、关闭、以及开度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该装置还包括：设置在所述气体入口管道（W）上的破真空器（9）；

所述自动控制系统（6）根据所述温度计检测到的结果控制所述第四阀门（V4）的开启、关闭、以及开度，以控制所述冷却器（8）对所述循环进液管道（T）中的液体是否换热冷却、以及所述吸收装置换热冷却的速率；所述吸收装置（1）的内部设置有填料（101）、液体分布器（102）、以及气体分布器（103）；

所述液体分布器（102）与所述循环进液管道（T）连通，并且位于所述填料（101）的上方；

所述气体分布器（103）位于所述填料（101）的下方；

所述气体入口管道（W）的进气端延伸至所述气体分布器（103）的下方。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，

所述填料包括：上部填料（1011）和下部填料（1012）；

所述液体分布器（102）位于所述上部填料（1011）的上方；

所述气体分布器（103）位于所述下部填料（1012）的下方。

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