CN115581996A - 一种船舶含碳尾气处理系统装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种船舶含碳尾气处理系统装置及方法，所述系统装置包括两级旋转微液滴发生器、再沸器、第一离心泵、第一阀门、第一流量计、换热器、气液冷凝分离器、鼓泡塔反应器、原料储存装置和产品干燥贮存装置；所述两级旋转微液滴发生器包括电机、第一级旋转微液滴发生器和第二级旋转微液滴发生器。本发明利用两级旋转微液滴发生器高速旋转的原理，在内部形成离心力环境，可以有效避免海洋波动对船舶稳定性以及尾气脱除的影响；本发明提出的工艺实现了碳资源再利用，将尾气中的二氧化碳转变为碳酸钠产品的原料，尾气净化的同时实现产品生产，极大地提高了时间利用率。

Description

一种船舶含碳尾气处理系统装置及方法
技术领域
本发明属于含碳尾气净化技术领域，尤其是涉及一种船舶含碳尾气处理系统装置及方法。
背景技术
船舶运输借助天然航道进行，避免了道路和交通的限制，是国际商品运输交换中重要的运输方式之一。相比于其他运输方式，具有运载量大和单位运输成本低的优势，为大宗货物的运输提供了有利条件。随着全球化的进行，各国商品被销往世界各地，刺激了全球经济的发展，也极大地促进了世界船舶运输业的不断发展。
船舶尾气的排放量随着航运业的发展也显著增加，不可避免地降低了区域空气质量，污染海洋生态环境，损害海洋生物资源，进一步引发一系列潜在的环境问题，这引起了人们的显著关注。
受限于船舶内部空间限制以及复杂多样的海洋波动影响，传统的陆地采用较多的高塔式尾气处理装置不再适用。小尺寸、低投资、高效率的含碳尾气处理装置以及绿色可实现碳资源再利用的新工艺一直都是行业的寻求目标。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种船舶含碳尾气处理系统装置。该系统装置能实现微米级尺寸液滴的可控制备，既实现含碳尾气的吸收，又能实现吸收液的解析，在同一设备内部实现吸收和解析的一体化。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种船舶含碳尾气处理系统装置的使用方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种船舶含碳尾气处理系统装置，包括：
两级旋转微液滴发生器、再沸器、第一离心泵、第一阀门、第一流量计、换热器、气液冷凝分离器、鼓泡塔反应器、原料储存装置和产品干燥贮存装置；
所述两级旋转微液滴发生器包括：
电机、第一级旋转微液滴发生器和第二级旋转微液滴发生器；
所述电机的输出轴自第二级旋转微液滴发生器底部中心穿入，自顶部穿出，然后再从第一级旋转微液滴发生器底部中心穿入其内腔；
所述第一级旋转微液滴发生器包括第一壳体、第一旋转盘、第一内腔、第一气体进口、第一气体出口、第一液体进口和第一液体出口；
所述第二级旋转微液滴发生器包括第二壳体、第二旋转盘、第二内腔、第二气体进口、第二气体出口、第二液体进口和第二液体出口；
所述第二旋转盘设置在第二内腔中，且第二旋转盘中心固定在电机的输出轴上；所述第一旋转盘设置在第一内腔中，且第一旋转盘中心与电机的输出轴顶端固定在一起；
所述第一气体进口设置在第一壳体的顶部，第一气体出口设置在第一壳体的侧壁；所述第一液体进口设置在第一壳体的顶部，所述第一液体出口设置在第一壳体的底部；
所述第二气体进口设置在第二壳体的侧壁，第二气体出口设置在第二壳体的顶部；所述第二液体进口设置在第二壳体的顶部，所述第二液体出口设置在第二壳体的底部；
所述第一级旋转微液滴发生器的第一液体出口通过管道与换热器连通，换热后的液体出口通过管道与第二级旋转微液滴发生器的第二液体进口连通；
所述第二级旋转微液滴发生器的第二液体出口通过管道与再沸器连通；
所述再沸器的一个出口通过管道与第二级旋转微液滴发生器的第二气体进口连通；
所述再沸器的另一个出口通过管道与第一离心泵连通；
所述第一离心泵、第一阀门和第一流量计通过管道连通后通向换热器，然后换热器出口通过管道与第一级旋转微液滴发生器的第一液体进口连通；
所述第二级旋转微液滴发生器的第二气体出口通过管道与气液冷凝分离器连通；
所述气液冷凝分离器下部液体出口通过管道与再沸器连通；
所述气液冷凝分离器气体出口通过管道连通鼓泡塔反应器的气体进口；
所述原料储存装置通过管道与鼓泡塔反应器连通；
所述鼓泡塔反应器的气液混合出口通过管道与产品干燥贮存装置连通。
作为一种实施方式，所述第一旋转盘和第二旋转盘的上表面上设有环绕旋转盘中心的孔槽；优选的，所述孔槽截面为矩形或半圆形，深度为1-5mm；更优选的，所述孔槽截面为矩形，宽度为5mm，深度为2mm。
作为一种实施方式，所述第一旋转盘和第二旋转盘的上表面上设有1-50个从旋转盘中心延伸到边沿的导流件，所述导流件为直线型，弧线形或者折线型。
作为一种实施方式，所述第一旋转盘和第二旋转盘的上表面上设有1-20层立柱式扰流件。
作为一种实施方式，所述电机的输出轴与第一壳体和第二壳体间均设有密封件。
作为一种实施方式，所述第一旋转盘和第二旋转盘表面接触角设置为90-170°；优选的，所述第一旋转盘和第二旋转盘表面的接触角为165°。
作为一种实施方式，所述原料储存装置与鼓泡塔反应器之间的管道上设有第二离心泵、第二阀门和第二流量计。
作为一种实施方式，在连通再沸器和第二气体进口的管道上还设有第三阀门和第三流量计。
作为一种实施方式，所述鼓泡塔反应器的出口和入口之间通过管道连通，且连接鼓泡塔反应器的出口和入口之间的管道上设有第四阀门和第三离心泵。
作为一种实施方式，所述鼓泡塔反应器采用的是曝气式微气泡发生器。
为解决上述第二个技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种利用上述系统装置处理船舶含碳尾气的方法，包括如下步骤：
S1、开启两级旋转微液滴发生器、再沸器、气液冷凝分离器；
S2、启动第一输送泵，将再沸器内部的醇胺类溶液送入第一级旋转微液滴发生器的第一液体进口；第一级旋转微液滴发生器的第一液体出口处的液体，经过换热器后送入到第二级微液滴发生器的第二液体进口，在第二级微液滴发生器的第二内腔内与热蒸汽进行换热，随后液体物料流入到再沸器，使整个系统先维持到反应所需的温度 100°-140°，并在两级内腔内形成微液滴环境；
S3、将船舶含碳气体送入到第一级旋转微液滴发生器的第一气体进口，在第一级旋转微液滴发生器的第一气体出口处检测二氧化碳浓度；
S4、将气液冷凝分离器处的二氧化碳气体送入到鼓泡塔反应器，并将原料储存装置中的氢氧化钠溶液送入到鼓泡塔反应器内部，气液混合物出口处的产品送入到产品贮存装置；
S5、检测鼓泡塔反应器出口处碳酸钠溶液产品纯度，未达标前通过第三离心泵循环送入鼓泡塔反应器入口继续使用，在产品达标后，碳酸钠溶液送往产品干燥储存装置进行干燥储存。
作为一种实施方式，步骤S2中，所述醇胺类溶液选自一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或多种。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
1)本发明的目的在于克服现有缺陷，提出一种适用于船舶有限空间以及不受复杂海洋波动影响的含碳尾气处理系统装置以及碳资源利用工艺。
2)本发明所设计的两级旋转微液滴发生器具有小尺寸、低投资、高效率的优势，可以有效节省尾气处理工段的占地面积，适合船舶内部有限空间使用。
3)本发明所设计的两级旋转微液滴发生器利用了高速旋转的原理，在内部形成离心力环境，将液体转变为微液滴，离心力环境下的液体流动可以有效避免海洋波动对船舶稳定性的影响。
4)本发明所设计的两级旋转微液滴发生器将尾气脱除及吸收液解析耦合在一个装置内部，实现了吸收解析一体化，实现了装置的高效利用，节约能耗。
5)本发明提出的的含碳尾气处理系统装置和工艺实现了碳资源再利用，可以将尾气中的二氧化碳转变为碳酸钠产品的原料，在尾气净化的同时实现固体产品生产。
6)本发明提出的工艺实现了原位高效处理及加工一体化，在船舶到达岸边时，可直接向陆地输送产品，极大的提高了时间利用率。
7)本发明在尾气脱除工段利用微液滴进行气体吸收和液体解析，在产品化工段利用微气泡进行产品制备。结合微液滴和微气泡的高有效界面面积优势，实现了整个系统的高效运行。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明
图1为本发明的两级旋转微液滴发生器的结构示意图；
图2为本发明船舶含碳尾气处理系统装置及工艺路线示意图；
图3为本发明的两级旋转微液滴发生器中开槽式圆盘的俯视图；
图4为本发明的两级旋转微液滴发生器中导流式圆盘的俯视图；
图5为本发明的两级旋转微液滴发生器中立柱式圆盘的俯视图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
目前，世界船舶运输业不断发展。船舶尾气的排放量随着航运业的发展也显著增加，不可避免地降低了区域空气质量，引发一系列潜在的环境问题。在可持续发展战略以及全球低碳排放策略的倡导下，针对船舶含碳尾气高效处理迫在眉睫。受限于船舶内部空间限制以及复杂多样的海洋波动影响，传统的陆地采用较多的高塔式尾气处理装置不再适用。
作为本发明的一个方面，参见图1和图2所示，本发明一种船舶含碳尾气处理系统装置，包括：
两级旋转微液滴发生器200、再沸器101、第一离心泵102、第一阀门103、第一流量计104、换热器105、气液冷凝分离器106、鼓泡塔反应器107、原料储存装置 108和产品干燥贮存装置109；
参见图1所示，所述两级旋转微液滴发生器200包括：
电机210、第一级旋转微液滴发生器220和第二级旋转微液滴发生器230；
所述电机210的输出轴211自第二级旋转微液滴发生器230底部中心穿入，自顶部穿出，然后再从第一级旋转微液滴发生器220底部中心穿入其内腔；
所述第一级旋转微液滴发生器220包括第一壳体221、第一旋转盘222、第一内腔223、第一气体进口224、第一气体出口225、第一液体进口226和第一液体出口 227；
所述第二级旋转微液滴发生器230包括第二壳体231、第二旋转盘232、第二内腔233、第二气体进口234、第二气体出口235、第二液体进口236和第二液体出口 237；
所述第二旋转盘232设置在第二内腔233中，且第二旋转盘232中心固定在电机的输出轴211上；所述第一旋转盘222设置在第一内腔223中，且第一旋转盘222 中心与电机的输出轴211顶端固定在一起；
所述第一气体进口224设置在第一壳体221的顶部，第一气体出口225设置在第一壳体221的侧壁；所述第一液体进口226设置在第一壳体221的顶部，所述第一液体出口227设置在第一壳体221的底部；
所述第二气体进口234设置在第二壳体231的侧壁，第二气体出口设置在第二壳体的顶部；所述第二液体进口236设置在第二壳体231的顶部，所述第二液体出口 237设置在第二壳体231的底部；
参见图2所示，所述第一级旋转微液滴发生器220的第一液体出口227通过管道与换热器105连通，换热后的液体出口通过管道与第二级旋转微液滴发生器230的第二液体进口236连通；
所述第二级旋转微液滴发生器230的第二液体出口237通过管道与再沸器101 连通；
所述再沸器101的一个出口通过管道与第二级旋转微液滴发生器230的第二气体进口234连通；
所述再沸器101的另一个出口通过管道与第一离心泵102连通；
所述第一离心泵102、第一阀门103和第一流量计104通过管道连通后通向换热器105，然后换热器105出口通过管道与第一级旋转微液滴发生器220的第一液体进口226连通；
所述第二级旋转微液滴发生器230的第二气体出口235通过管道与气液冷凝分离器106连通；
所述气液冷凝分离器106下部液体出口通过管道与再沸器101连通；
所述气液冷凝分离器106气体出口通过管道连通鼓泡塔反应器107的气体进口；
所述原料储存装置108通过管道与鼓泡塔反应器107连通；
所述鼓泡塔反应器107的气液混合出口通过管道与产品干燥贮存装置109连通。
作为一个实施例，参见图3所示，所述第一旋转盘222和第二旋转盘232的上表面上设有环绕旋转盘中心的孔槽21；优选的，所述孔槽21截面为矩形或半圆形，深度为1-5mm；更优选的，所述孔槽21截面为矩形，宽度为5mm，深度为2mm。这些孔槽21用于调节液体在盘面上的流动阻力。
作为一个实施例，参见图4所示，所述第一旋转盘222和第二旋转盘232的上表面上设有1-50个从旋转盘中心延伸到边沿的导流件22，所述导流件22为直线型，弧线形或者折线型。用于调节液体的流动方向以及轨迹。
作为一个实施例，参见图5所示，所述第一旋转盘222和第二旋转盘232的上表面上设有1-20层立柱式扰流件23。所述立柱式扰流件23用于调节液体在盘面的流动和随后液体在圆盘边缘形成的微液滴尺寸和频率；优选的，所述立柱式扰流件可以为圆形、椭圆形、菱形、或方形，形状不同可以调节液体的流动速度以及停留时间。
作为一个实施例，参见图1所示，所述电机210的输出轴211与第一壳体221 和第二壳体231间均设有密封件240。
作为一个实施例，所述第一旋转盘222和第二旋转盘232表面接触角设置为 90-170°。
作为一个更优选的实施例，所述第一旋转盘222和第二旋转盘232表面的接触角为165°，从而实现超疏水功能。
作为一个实施例，参见图2所示，所述原料储存装置108与鼓泡塔反应器107 之间的管道上设有第二离心泵112、第二阀门113和第二流量计114。
作为一个实施例，在连通再沸器101和第二气体进口234的管道上还设有第三阀门123和第三流量计124。
作为一个实施例，参见图2所示，所述鼓泡塔反应器107的出口和入口之间通过管道连通，且连接鼓泡塔反应器的出口和入口之间的管道上设有第三离心泵132和第四阀门133。
作为一个实施例，所述鼓泡塔反应器采用的是曝气式微气泡发生器。
作为本发明的另一个方面，参见图2所示，一种利用上述系统装置处理船舶含碳尾气的方法，包括如下步骤：
S1、开启两级旋转微液滴发生器、再沸器、气液冷凝分离器；
S2、启动第一输送泵，将再沸器内部的贫胺液送入第一级旋转微液滴发生器的第一液体进口；第一级旋转微液滴发生器的第一液体出口处的液体，经过换热器后送入到第二级微液滴发生器的第二液体进口，在第二级微液滴发生器的第二内腔内与热蒸汽进行换热，随后液体物料流入到再沸器，使整个系统先维持到反应所需的温度 100°-140°，并在两级内腔内形成微液滴环境；
S3、将船舶含碳气体送入到第一级旋转微液滴发生器的第一气体进口，在第一级旋转微液滴发生器的第一气体出口处检测二氧化碳浓度；
S4、将气液冷凝分离器处的二氧化碳气体送入到鼓泡塔反应器，并将原料储存装置中的氢氧化钠溶液送入到鼓泡塔反应器内部，气液混合物出口处的产品送入到产品贮存装置；
S5、检测鼓泡塔反应器出口处碳酸钠溶液产品纯度，未达标前通过第三离心泵循环送入鼓泡塔反应器入口继续使用，在产品达标后，碳酸钠溶液送往产品干燥储存装置进行干燥储存。
在本发明的某些实施例中，所述醇胺类溶液选自一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或多种。
本发明的工作原理是：
所述含碳尾气主要为二氧化碳，通过第一级旋转微液滴发生器的第一气体进口进入第一内腔，将原料醇胺类溶液通过液体入口及液体分布器送入第一旋转盘，液体在离心力的作用下，在第一旋转盘边缘形成微液滴，微液滴脱离第一旋转盘扩散至整个第一内腔，气液在内腔区内进行剧烈接触，实现对船舶尾气中二氧化碳的吸收，随后气液分别由气液出口排出；
含碳醇胺类富液由第一级旋转微液滴发生器的第一液体出口送入换热器，进行预热处理，再由换热器的出口送入第二级旋转微液滴发生器的第二液体进口及液体分布器内，由第二旋转盘产生微液滴；来自再沸器的热蒸汽经阀门和流量计控制后，送入第二级微液滴发生器的第二内腔，在第二内腔内与第二旋转盘表面液膜和醇胺类富液的微液滴进行换热，通过热解析的方式使二氧化碳脱离富液；
醇胺类富液解析后变为贫液，通过第二级微液滴发生器的第二液体出口送入再沸器中，一部分转变为热蒸汽送入第二级微液滴发生器，另一部分由泵经阀门和流量计控制后，送入换热器内部作为热源，与来自上一级的醇胺类富液进行换热后，送入第一级微液滴发生器进行循环使用；
贫液热蒸汽及解析出的二氧化碳由第二级微液滴发生器的第二气体出口送入气液冷凝分离器，冷凝后的液体送入再沸器，冷凝后的二氧化碳气体送入鼓泡塔反应器进行产品化；
来自气液冷凝分离器的二氧化碳气体通过鼓泡塔反应器的气体入口进入到曝气式微气泡发生器的内部，在曝气式微气泡发生器的表面形成微气泡。液体氢氧化钠溶液通过液体入口送入到鼓泡塔反应器内部，与二氧化碳微气泡进行反应，生成产品碳酸钠，干燥后并送往产品储罐。
实施例1
如图2所示，采用本发明系统装置及工艺用于稳定航行的船舶产生的尾气中二氧化碳的脱除。具体条件如下：
尾气流量20000m3/h，其中二氧化碳的体积分数为10％，液体为质量分数30％的甲基二乙醇胺溶液。两级旋转微液滴发生器中的圆盘直径为1000mm，并设置其转速为800r/min，随后开启再沸器、气液冷凝及分离器；将新鲜的甲基二乙醇胺溶液加入再沸器，使其到达预定温度120°，将液体以60m3/h的流量送入第一级旋转微液滴发生器的液体入口；第一级微液体发生器出口处的液体，经过换热器后送入到第二级微液体发生器的液体入口，在第二级微液体发生器的内腔中与来自再沸器的热蒸汽进行换热，随后流入到再沸器，使整个系统先维持到反应所需的温度，并在两级内腔内形成微液滴环境。其中热蒸汽的流量设置为10m3/h。
将含有二氧化碳的船舶尾气送入到第一级旋转微液滴发生器的气体入口，在第一级旋转微液滴发生器的气体出口处检测二氧化碳浓度，二氧化碳的脱除率为98％。在第二级旋转微液滴发生器的液体出口处检测液体中二氧化碳的含量，二氧化碳的解析率为97％。
将气液冷凝分离器处的二氧化碳气体送入到鼓泡塔反应器。与此同时，氢氧化钠液体以40L/h的流量送入到鼓泡塔反应器内部，气液混合物出口处的产品送入到液体储罐，液体储罐中碳酸钠产品纯度满足要求，送往下一工段进行干燥储存。
实施例2
在实施例1的基础上，将两级旋转微液滴发生器的转速调整为1400r/min，在第一级旋转微液滴发生器的气体出口处检测二氧化碳浓度，二氧化碳的脱除率为99％。在第二级旋转微液滴发生器的液体出口处检测液体中二氧化碳的含量，二氧化碳的解析率为98％。
实施例3
在实施例1的基础上，采用本装置及工艺用于航行中受风浪摇摆的船舶产生的尾气中二氧化碳的脱除：船舶摇摆幅度为偏离中心10°，周期为20s；在两级旋转微液滴发生器的内部由于旋转形成了离心力环境，克服了风浪摇摆对装置内部气液流动造成的影响；在实施例1的操作条件下，在第一级旋转微液滴发生器的气体出口处，二氧化碳的脱除率依然为98％；在第二级旋转微液滴发生器的液体出口处，二氧化碳的解析率依然为97％，含碳尾气脱除及富胺液解析未受到影响。
实施例4
参见图3所示，在实施例2的基础上，不同之处仅在于：在两级旋转微液滴发生器内部都使用矩形开槽圆盘；由内而外在圆盘表面开4个同心环式的矩形槽，单个槽的宽度为5mm，深度为2mm；开槽圆盘增加了液体在圆盘表面的流动阻力，与此同时，在离心力的作用下，液体在圆盘边缘，更容易被拉伸成细长的液线，断裂后形成直径更小的微液滴，显著增加了气液的接触面积；
在50m3/h的液体流量下，第一级旋转微液滴发生器出口处尾气中二氧化碳的脱除率达到99.5％。
将液体流量减小到40m3/h，降低液体的输送量时，第一级旋转微液滴发生器出口处尾气中二氧化碳的脱除率达到99％。
实施例5
在实施例4的基础上，矩形开槽圆盘的使用，促进了气液接触面积的剧烈增加，使第二级旋转微液滴发生器内腔中的换热效果剧烈提升。在维持原有10m3/h的热蒸汽流量条件下，第二级旋转微液滴发生器的液体出口处，二氧化碳的解析率为99％。将原来的热蒸汽流量由原来的10m3/h减小到8m3/h，在第二级旋转微液滴发生器的液体出口处，二氧化碳的解析率为98％，含碳尾气脱除及富胺液解析未受到明显影响。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：包括两级旋转微液滴发生器、再沸器、第一离心泵、第一阀门、第一流量计、换热器、气液冷凝分离器、鼓泡塔反应器、原料储存装置和产品干燥贮存装置；
所述两级旋转微液滴发生器包括：
电机、第一级旋转微液滴发生器和第二级旋转微液滴发生器；
所述电机的输出轴自第二级旋转微液滴发生器底部中心穿入，自顶部穿出，然后再从第一级旋转微液滴发生器底部中心穿入其内腔；
所述第一级旋转微液滴发生器包括第一壳体、第一旋转盘、第一内腔、第一气体进口、第一气体出口、第一液体进口和第一液体出口；
所述第二级旋转微液滴发生器包括第二壳体、第二旋转盘、第二内腔、第二气体进口、第二气体出口、第二液体进口和第二液体出口；
所述第二旋转盘设置在第二内腔中，且第二旋转盘中心固定在电机的输出轴上；所述第一旋转盘设置在第一内腔中，且第一旋转盘中心与电机的输出轴顶端固定在一起；
所述第一气体进口设置在第一壳体的顶部，第一气体出口设置在第一壳体的侧壁；所述第一液体进口设置在第一壳体的顶部，所述第一液体出口设置在第一壳体的底部；
所述第二气体进口设置在第二壳体的侧壁，第二气体出口设置在第二壳体的顶部；所述第二液体进口设置在第二壳体的顶部，所述第二液体出口设置在第二壳体的底部；
所述第一级旋转微液滴发生器的第一液体出口通过管道与换热器连通，换热后的液体出口通过管道与第二级旋转微液滴发生器的第二液体进口连通；
所述第二级旋转微液滴发生器的第二液体出口通过管道与再沸器连通；
所述再沸器的一个出口通过管道与第二级旋转微液滴发生器的第二气体进口连通；
所述再沸器的另一个出口通过管道与第一离心泵连通；
所述第一离心泵、第一阀门和第一流量计通过管道连通后通向换热器，然后换热器出口通过管道与第一级旋转微液滴发生器的第一液体进口连通；
所述第二级旋转微液滴发生器的第二气体出口通过管道与气液冷凝分离器连通；
所述气液冷凝分离器下部液体出口通过管道与再沸器连通；
所述气液冷凝分离器气体出口通过管道连通鼓泡塔反应器的气体进口；
所述原料储存装置通过管道与鼓泡塔反应器连通；
所述鼓泡塔反应器的气液混合出口通过管道与产品干燥贮存装置连通。
2.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述第一旋转盘和第二旋转盘的上表面上设有环绕旋转盘中心的孔槽；优选的，所述孔槽截面为矩形或半圆形，深度为1-5mm；更优选的，所述孔槽截面为矩形，宽度为5mm，深度为2mm。
3.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述第一旋转盘和第二旋转盘的上表面上设有1-50个从旋转盘中心延伸到边沿的导流件，所述导流件为直线型，弧线形或者折线型。
4.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述第一旋转盘和第二旋转盘的上表面上设有1-20层立柱式扰流件。
5.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述电机的输出轴与第一壳体和第二壳体间均设有密封件。
6.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述第一旋转盘和第二旋转盘表面接触角设置为90-170°；优选的，所述第一旋转盘和第二旋转盘表面的接触角为165°。
7.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述原料储存装置与鼓泡塔反应器之间的管道上设有第二离心泵、第二阀门和第二流量计；
优选的，在连通再沸器和第二气体进口的管道上还设有第三阀门和第三流量计；
优选的，所述鼓泡塔反应器的出口和入口之间通过管道连通，且连接鼓泡塔反应器的出口和入口之间的管道上设有第四阀门和第三离心泵。
8.根据权利要求1所述的船舶含碳尾气处理系统装置，其特征在于：所述鼓泡塔反应器采用的是曝气式微气泡发生器。
9.利用权利要求1-9中任一所述船舶含碳尾气处理系统装置处理船舶含碳尾气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、开启两级旋转微液滴发生器、再沸器、气液冷凝分离器；
S2、启动第一输送泵，将再沸器内部的醇胺类溶液送入第一级旋转微液滴发生器的第一液体进口；第一级旋转微液滴发生器的第一液体出口处的液体，经过换热器后送入到第二级微液滴发生器的第二液体进口，在第二级微液滴发生器的第二内腔内与热蒸汽进行换热，随后液体物料流入到再沸器，使整个系统先维持到反应所需的温度100°-140°，并在两级内腔内形成微液滴环境；
S3、将船舶含碳气体送入到第一级旋转微液滴发生器的第一气体进口，在第一级旋转微液滴发生器的第一气体出口处检测二氧化碳浓度；
S4、将气液冷凝分离器处的二氧化碳气体送入到鼓泡塔反应器，并将原料储存装置中的氢氧化钠溶液送入到鼓泡塔反应器内部，气液混合物出口处的产品送入到产品贮存装置；
S5、检测鼓泡塔反应器出口处碳酸钠溶液产品纯度，未达标前通过第三离心泵循环送入鼓泡塔反应器入口继续使用，在产品达标后，碳酸钠溶液送往产品干燥储存装置进行干燥储存。
10.根据权利要求9所述船舶含碳尾气处理系统装置处理船舶含碳尾气的方法，其特征在于：步骤S2中，所述醇胺类溶液选自一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺中的一种或多种。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117104409A (zh) * 2023-10-18 2023-11-24 中太能源科技(上海)有限公司 一种用于船舶脱硫脱碳的储存装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07194964A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Yasutarou Masuda 液体と気体との接触方法
CN106334412A (zh) * 2015-07-14 2017-01-18 北京化工大学苏州（相城）研究院 适用于海洋平台的撬装式吸收二氧化碳气体的方法和装置
CN108211725A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 北京化工大学 一种脱除气相中硫化氢的系统装置及应用
CN109126392A (zh) * 2018-09-04 2019-01-04 北京化工大学 一种采用离子液体进行烟气中co2捕集的装置及工艺
CN110642272A (zh) * 2019-09-30 2020-01-03 安徽金禾实业股份有限公司 一种合成氨的脱碳废气回收制碱装置
CN111438008A (zh) * 2020-04-21 2020-07-24 北京航空航天大学 一种具有疏水涂层的液体离心喷嘴及其制作方法
CN112058022A (zh) * 2020-08-18 2020-12-11 西安航天源动力工程有限公司 一种超重力烟气净化装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07194964A (ja) * 1993-12-28 1995-08-01 Yasutarou Masuda 液体と気体との接触方法
CN106334412A (zh) * 2015-07-14 2017-01-18 北京化工大学苏州（相城）研究院 适用于海洋平台的撬装式吸收二氧化碳气体的方法和装置
CN108211725A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 北京化工大学 一种脱除气相中硫化氢的系统装置及应用
CN109126392A (zh) * 2018-09-04 2019-01-04 北京化工大学 一种采用离子液体进行烟气中co2捕集的装置及工艺
CN110642272A (zh) * 2019-09-30 2020-01-03 安徽金禾实业股份有限公司 一种合成氨的脱碳废气回收制碱装置
CN111438008A (zh) * 2020-04-21 2020-07-24 北京航空航天大学 一种具有疏水涂层的液体离心喷嘴及其制作方法
CN112058022A (zh) * 2020-08-18 2020-12-11 西安航天源动力工程有限公司 一种超重力烟气净化装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117104409A (zh) * 2023-10-18 2023-11-24 中太能源科技(上海)有限公司 一种用于船舶脱硫脱碳的储存装置
CN117104409B (zh) * 2023-10-18 2024-03-08 中太能源科技(上海)有限公司 一种用于船舶脱硫脱碳的储存装置

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