CN116020256A - 基于碳中和的气液反应器、方法及具有该反应器的吸附塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于碳中和的气液反应器、方法及具有该反应器的吸附塔，涉及废气处理技术领域，包括反应壳中设有相隔开的进气口与进液口，进气口与进液口连通混合道，该混合道下设有缓冲单元。利用废气或吸收液两相压力的不同，使得废气和吸收液之间发生强烈湍流，保障吸收液吸收废气中的二氧化碳效率后，再利用曲线状、螺旋状、旋涡状的混合道延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。在此基础上，通过缓冲单元中缓冲环的弧形面对废气与吸收液逐步缓冲，弧形面构成的缓冲水槽使得废气与吸收液以溢流的方式流出，大大缓解了废气与吸收液对填料的冲击，有助于进一步提高对废气中二氧化碳的处理效率和效果。

Description

基于碳中和的气液反应器、方法及具有该反应器的吸附塔

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，特别涉及一种基于碳中和的气液反应器。

背景技术

随着国家越来越重视环境保护，工业生产而产生的废气成为重点关注对象，目前用于对废气处理的吸附塔不够理想。

如中国专利CN214715653U公开了“ 一种利用气液射流混合的二氧化碳吸收反应器”，其具体公开了利用射汽抽气器或射水抽气器原理，实现液体和气体两种工质的高效混合和反应。简单来说就是利用气液间发生的强烈湍流（气液间的湍流强度越大，吸收阻力小），提高对二氧化碳的吸收效率。但是这种方式大大影响了气液之间的接触时间，使得对二氧化碳的吸收效率有限。

如中国专利申请CN107715654A公开了“一种设有槽盒式液体分布器的填料塔”，其具体采用了文丘里混合管，使得液体和气体混合，再通过放置室中的填料过滤废气。虽然气液之间能够达到足够接触时间，但采用这种未利用气液间的强烈湍流方式对废气中的二氧化碳进行吸收处理，对二氧化碳的吸收效率也不能达到理想状态，因此对二氧化碳的吸收效率同样有限。

如将上述两个专利技术方案结合起来，利用射汽抽气器或射水抽气器原理使得文丘里混合管里的气液间发生强烈湍流，那么喷射而出的气液将会对填料（即吸附剂）造成冲击，影响填料之间的间隙，不能很好解决对废气中二氧化碳的处理。

发明内容

本发明目的之一是解决现有技术中吸附塔对废气中二氧化碳的处理效果不佳的问题。

本发明目的之二是提供一种基于碳中和的气液反应方法。

本发明目的之三是提供一种具有基于碳中和的气液反应器的吸附塔。

为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种基于碳中和的气液反应器，包括有反应壳，所述反应壳中设有相隔开的进气口与进液口，所述进气口与所述进液口连通所述反应壳中开设的混合道，所述混合道为直线状、曲线状、螺旋状、旋涡状中的一种或组合。

所述混合道下连通有缓冲区，所述缓冲区中安装有用于对所述混合道中喷出的气液进行缓冲的缓冲单元。

所述缓冲单元上端具有缓冲导向面，所述缓冲单元从上往下间隔分布缓冲环，所述缓冲环由上往下直径渐变大，所述缓冲单元上端面为弧形面，所述弧形面的外侧向上翘起使得所述弧形面形成缓冲水槽。

在上述技术方案中，本发明实施例在使用时，向反应壳的进气口通入废气，同时向反应壳的进液口通入吸收液，利用废气或吸收液两相压力的不同，使得高压的吸收液作为引射工质流，低压的废气作为被引射工质，在混合道混合废气和吸收液两种工质，使得吸收液吸收废气中的二氧化碳。

通过为曲线状、螺旋状、旋涡状中一种或组合的混合道延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。

经混合道射流而出的废气与吸收液冲击缓冲单元的缓冲导向面，通过缓冲导向面将废气与吸收液引流到缓冲环的弧形面上，废气与吸收液通过弧形面形成的缓冲水槽中缓冲并蓄水，通过蓄水对后续的废气与吸收液进行缓冲，并在当缓冲水槽中的废气与吸收液蓄满后，通过溢流的方式流向下一缓冲环，通过层层的缓冲环对射流而出的废气与吸收液进行缓冲，最后再通过最下层的缓冲环溢流出反应壳。

本发明的有益效果是：本发明利用废气或吸收液两相压力的不同，使得废气和吸收液之间发生强烈湍流，保障吸收液吸收废气中的二氧化碳效率后，再利用曲线状、螺旋状、旋涡状的混合道延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。在此基础上，通过缓冲单元中层层设置的缓冲环的弧形面对废气与吸收液进行逐步缓冲，并利用弧形面构成的缓冲水槽使得废气与吸收液以溢流的方式流出，大大缓解了废气与吸收液对填料（即下述的吸收剂）的冲击，有助于进一步提高对废气中二氧化碳的处理效率和效果。

进一步地，在本发明实施例中，所述缓冲环上下贯通形成通液口，通过该通液口使得所述弧形面形成缓冲水槽中的液体向下流出。

进一步地，在本发明实施例中，所述反应壳下连接有分布盘，所述缓冲去与所述分布盘中的集液腔连通，所述集液腔下均匀设置有分布口。

进一步地，在本发明实施例中，所述进气口沿直线纵向布置，所述进液口沿直线横向布置，所述进液口与所述进气口相交连通。

更进一步地，在本发明实施例中，所述混合道上滑动设置有同步解封头，所述同步解封头在外力作用下沿作用横向滑动，所述同步解封头左侧或右侧连接有复位弹簧，所述同步解封头的左侧或右侧端密封所述进液口，所述同步解封头的上端面密封所述进气口。

在实际使用中，废气和吸收液混合，必须要让吸收液先废气一步进入到混合道，如废气先进入将不能使吸收液吸收废气中的二氧化碳。而吸收液先进入，则会导致先入的吸收液部分无法发挥作用，另外，吸收液吸收完废气中的二氧化碳后，还会通过热交换塔与解吸塔处理后进行再次利用，吸收液的量会受到影响，如吸收液不能及时进入到进液口，会导致吸收液不充分，影响对废气中二氧化碳的吸收。

为此，在进液口通入吸收液后，利用吸收液推动同步解封头侧滑压缩复位弹簧，打开进液口与进气口的连通，使得进气口的废气在吸收液的引射下进入到混合道进行混合。能够避免废气先进入混合道和避免进入到进液口的吸收液不充分，影响对二氧化碳的吸收。

为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种基于碳中和的气液反应方法，应用于上述发明目的之一中所述的基于碳中和的气液反应器，所述基于碳中和的气液反应方法包括以下步骤：

向反应壳的进气口通入废气，同时向反应壳的进液口通入吸收液，利用废气或吸收液两相压力的不同，使得高压的吸收液作为引射工质流，低压的废气作为被引射工质，在混合道混合废气和吸收液两种工质，使得吸收液吸收废气中的二氧化碳。

通过为曲线状、螺旋状、旋涡状中一种或组合的混合道延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。

经混合道射流而出的废气与吸收液冲击缓冲单元的缓冲导向面，通过缓冲导向面将废气与吸收液引流到缓冲环的弧形面上，废气与吸收液通过弧形面形成的缓冲水槽中缓冲并蓄水，通过蓄水对后续的废气与吸收液进行缓冲，并在当缓冲水槽中的废气与吸收液蓄满后，通过溢流的方式流向下一缓冲环，通过层层的缓冲环对射流而出的废气与吸收液进行缓冲，最后再通过最下层的缓冲环溢流出反应壳。

流出反应壳的废气与吸收液经过分布盘的分布口后，能够均匀分布在下述的吸附剂上方，不会对吸附剂造成强烈冲击，有助于废气与吸收液通过吸附剂进行再处理，进一步吸收废气中的二氧化碳。

进一步地，在本发明实施例中，在进液口通入吸收液后推动同步解封头侧滑压缩复位弹簧，打开进液口与进气口的连通，使得进气口的废气在吸收液的引射下进入到混合道进行混合。能够避免废气先进入混合道和避免进入到进液口的吸收液不充分，影响对二氧化碳的吸收。

为达到上述目的之三，本发明采用以下技术方案：一种吸附塔，所述吸附塔包括有塔体，所述塔体内具有吸附腔，所述吸附腔中安装有上述发明目的之一中所述的基于碳中和的气液反应器。

进一步地，在本发明实施例中，所述吸附腔下设有富液排出口，所述吸附腔上设有排气口，该排气口处设有过滤网。

进一步地，在本发明实施例中，所述吸附腔中还安装有填料框，所述填料框上下端设置有过滤片，所述过滤片之间填充有吸附剂，通过所述过滤片压实所述吸附剂，所述填料框密封包围所述基于碳中和的气液反应器，所述填料框两侧开设有绕开所述基于碳中和的气液反应器的升气槽。

废气和吸收液通过吸附剂后，其中废气沿升气槽绕过气液反应器，从排气口排出，而吸收液则从富液排出口排出到热交换塔和解吸塔处理，使得吸收液重新进入到进液口再次利用起来。

需要说明的是，现有技术中的废气从塔体的底部通入，从下往上能够经过吸附剂处理，是因为从塔体底部通入的废气压强大，故才能实现，与本发明从上往下经过吸附剂处理并不矛盾。

附图说明

图1为本发明实施例吸附塔的结构示意图。

图2为本发明实施例基于碳中和的气液反应器结构示意图。

图3为本发明实施例缓冲单元的结构示意图。

图4为图2的A局部放大图。

图5为本发明实施例吸附塔的废水处理效果示意图。

10、反应壳，11、进气口，12、进液口，13、混合道，14、缓冲区，15、同步解封头，16、复位弹簧；

20、缓冲单元，21、缓冲导向面，22、缓冲环，23、弧形面，24、通液口；

30、分布盘，31、集液腔，32、分布口；

40、塔体，41、吸附腔，42、富液排出口，43、排气口，44、过滤网；

50、填料框，51、吸附剂，52、过滤片，53、升气槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”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“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知基于碳中和的气液反应方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。

实施例1。

一种基于碳中和的气液反应器，如图1、2所示，包括有反应壳10，反应壳10中设有相隔开的进气口11与进液口12，进气口11与进液口12连通反应壳10中开设的混合道13，混合道13为直线状、曲线状、螺旋状、旋涡状中的一种或组合（优选为曲线状、螺旋状、旋涡状）。

如图2、3所示，混合道13下连通有缓冲区14，缓冲区14中安装有用于对混合道13中喷出的气液进行缓冲的缓冲单元20。

如图3所示，缓冲单元20上端具有缓冲导向面21，缓冲单元20从上往下间隔分布缓冲环22，缓冲环22由上往下直径渐变大，缓冲单元20上端面为弧形面23，弧形面23的外侧向上翘起使得弧形面23形成缓冲水槽。

实施步骤：使用时，向反应壳10的进气口11通入废气，同时向反应壳10的进液口12通入吸收液，利用废气或吸收液两相压力的不同，使得高压的吸收液作为引射工质流，低压的废气作为被引射工质，在混合道13混合废气和吸收液两种工质，使得吸收液吸收废气中的二氧化碳。

通过为曲线状、螺旋状、旋涡状中一种或组合的混合道13延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。

经混合道13射流而出的废气与吸收液冲击缓冲单元20的缓冲导向面21，通过缓冲导向面21将废气与吸收液引流到缓冲环22的弧形面23上，废气与吸收液通过弧形面23形成的缓冲水槽中缓冲并蓄水，通过蓄水对后续的废气与吸收液进行缓冲，并在当缓冲水槽中的废气与吸收液蓄满后，通过溢流的方式流向下一缓冲环22，通过层层的缓冲环22对射流而出的废气与吸收液进行缓冲，最后再通过最下层的缓冲环22溢流出反应壳10。

本发明利用废气或吸收液两相压力的不同，使得废气和吸收液之间发生强烈湍流，保障吸收液吸收废气中的二氧化碳效率后，再利用曲线状、螺旋状、旋涡状的混合道13延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。在此基础上，通过缓冲单元20中层层设置的缓冲环22的弧形面23对废气与吸收液进行逐步缓冲，并利用弧形面23构成的缓冲水槽使得废气与吸收液以溢流的方式流出，大大缓解了废气与吸收液对填料（即下述的吸收剂）的冲击，有助于进一步提高对废气中二氧化碳的处理效率和效果。

如图3所示，缓冲环22上下贯通形成通液口24，通过该通液口24使得弧形面23形成缓冲水槽中的液体向下流出。

如图2所示，反应壳10下连接有分布盘30，缓冲去与分布盘30中的集液腔31连通，集液腔31下均匀设置有分布口32。

如图2、4所示，进气口11沿直线纵向布置，进液口12沿直线横向布置，进液口12与进气口11相交连通。混合道13上滑动设置有同步解封头15，同步解封头15在外力作用下沿作用横向滑动，同步解封头15左侧或右侧连接有复位弹簧16，同步解封头15的左侧或右侧端密封进液口12，同步解封头15的上端面密封进气口11。

在实际使用中，废气和吸收液混合，必须要让吸收液先废气一步进入到混合道13，如废气先进入将不能使吸收液吸收废气中的二氧化碳。而吸收液先进入，则会导致先入的吸收液部分无法发挥作用，另外，吸收液吸收完废气中的二氧化碳后，还会通过热交换塔与解吸塔处理后进行再次利用，吸收液的量会受到影响，如吸收液不能及时进入到进液口12，会导致吸收液不充分，影响对废气中二氧化碳的吸收。

为此，在进液口12通入吸收液后，利用吸收液推动同步解封头15侧滑压缩复位弹簧16，打开进液口12与进气口11的连通，使得进气口11的废气在吸收液的引射下进入到混合道13进行混合。能够避免废气先进入混合道13和避免进入到进液口12的吸收液不充分，影响对二氧化碳的吸收。

实施例2。

一种基于碳中和的气液反应方法，应用于实施例一中的基于碳中和的气液反应器，基于碳中和的气液反应方法包括以下步骤：

向反应壳10的进气口11通入废气，同时向反应壳10的进液口12通入吸收液，利用废气或吸收液两相压力的不同，使得高压的吸收液作为引射工质流，低压的废气作为被引射工质，在混合道13混合废气和吸收液两种工质，使得吸收液吸收废气中的二氧化碳。

通过为曲线状、螺旋状、旋涡状中一种或组合的混合道13延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率。

经混合道13射流而出的废气与吸收液冲击缓冲单元20的缓冲导向面21，通过缓冲导向面21将废气与吸收液引流到缓冲环22的弧形面23上，废气与吸收液通过弧形面23形成的缓冲水槽中缓冲并蓄水，通过蓄水对后续的废气与吸收液进行缓冲，并在当缓冲水槽中的废气与吸收液蓄满后，通过溢流的方式流向下一缓冲环22，通过层层的缓冲环22对射流而出的废气与吸收液进行缓冲，最后再通过最下层的缓冲环22溢流出反应壳10。

流出反应壳10的废气与吸收液经过分布盘30的分布口32后，能够均匀分布在下述的吸附剂51上方，不会对吸附剂51造成强烈冲击，有助于废气与吸收液通过吸附剂51进行再处理，进一步吸收废气中的二氧化碳。

在进液口12通入吸收液后推动同步解封头15侧滑压缩复位弹簧16，打开进液口12与进气口11的连通，使得进气口11的废气在吸收液的引射下进入到混合道13进行混合。能够避免废气先进入混合道13和避免进入到进液口12的吸收液不充分，影响对二氧化碳的吸收。

实施例3。

一种吸附塔，如图1所示，吸附塔包括有塔体40，塔体40内具有吸附腔41，吸附腔41中安装有实施例一中的基于碳中和的气液反应器。

如图1所示，吸附腔41下设有富液排出口42，吸附腔41上设有排气口43，该排气口43处设有过滤网44。

吸附腔41中还安装有填料框50，填料框50上下端设置有过滤片52，过滤片52之间填充有吸附剂51，通过过滤片52压实吸附剂51，填料框50密封包围基于碳中和的气液反应器，填料框50两侧开设有绕开基于碳中和的气液反应器的升气槽53。

如图1、5所示，废气和吸收液通过吸附剂51后，其中废气沿升气槽53绕过气液反应器，从排气口43排出，而吸收液则从富液排出口42排出到热交换塔和解吸塔处理，使得吸收液重新进入到进液口12再次利用起来。

需要说明的是，现有技术中的废气从塔体40的底部通入，从下往上能够经过吸附剂51处理，是因为从塔体40底部通入的废气压强大，故才能实现，与本发明从上往下经过吸附剂51处理并不矛盾。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种基于碳中和的气液反应器，包括有反应壳，所述反应壳中设有相隔开的进气口与进液口，所述进气口与所述进液口连通所述反应壳中开设的混合道，其特征在于，所述混合道为直线状、曲线状、螺旋状、旋涡状中的一种或组合；

所述混合道下连通有缓冲区，所述缓冲区中安装有用于对所述混合道中喷出的气液进行缓冲的缓冲单元；

所述缓冲单元上端具有缓冲导向面，所述缓冲单元从上往下间隔分布缓冲环，所述缓冲环由上往下直径渐变大，所述缓冲单元上端面为弧形面，所述弧形面的外侧向上翘起使得所述弧形面形成缓冲水槽。

2.根据权利要求1所述基于碳中和的气液反应器，其特征在于，所述缓冲环上下贯通形成通液口，通过该通液口使得所述弧形面形成缓冲水槽中的液体向下流出。

3.根据权利要求1所述基于碳中和的气液反应器，其特征在于，所述反应壳下连接有分布盘，所述缓冲区与所述分布盘中的集液腔连通，所述集液腔下均匀设置有分布口。

4.根据权利要求1所述基于碳中和的气液反应器，其特征在于，所述进气口沿直线纵向布置，所述进液口沿直线横向布置，所述进液口与所述进气口相交连通。

5.根据权利要求4所述基于碳中和的气液反应器，其特征在于，所述混合道上滑动设置有同步解封头，所述同步解封头在外力作用下沿横向滑动，所述同步解封头左侧或右侧连接有复位弹簧，所述同步解封头的左侧或右侧端密封所述进液口，所述同步解封头的上端面密封所述进气口。

6.一种基于碳中和的气液反应方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-5中任一所述的基于碳中和的气液反应器，所述基于碳中和的气液反应方法包括以下步骤：

向反应壳的进气口通入废气，同时向反应壳的进液口通入吸收液，利用废气、吸收液两相压力的不同，使得高压的吸收液作为引射工质流，低压的废气作为被引射工质，在混合道混合废气和吸收液两种工质，使得吸收液吸收废气中的二氧化碳；

通过为曲线状、螺旋状、旋涡状中一种或组合的混合道延长废气和吸收液的接触时间，提高对废气中二氧化碳的吸收效率；

经混合道射流而出的废气与吸收液冲击缓冲单元的缓冲导向面，通过缓冲导向面将废气与吸收液引流到缓冲环的弧形面上，废气与吸收液通过弧形面形成的缓冲水槽中缓冲并蓄水，通过蓄水对后续的废气与吸收液进行缓冲，并在当缓冲水槽中的废气与吸收液蓄满后，通过溢流的方式流向下一缓冲环，通过层层的缓冲环对射流而出的废气与吸收液进行缓冲，最后再通过最下层的缓冲环溢流出反应壳。

7.根据权利要求6所述基于碳中和的气液反应方法，其特征在于，应用于上述权利要求5中所述的基于碳中和的气液反应器，在进液口通入吸收液后推动同步解封头侧滑压缩复位弹簧，使进液口连通进气口，使得进气口的废气在吸收液的引射下进入到混合道进行混合。

8.一种吸附塔，所述吸附塔包括有塔体，所述塔体内具有吸附腔，其特征在于，所述吸附腔中安装有上述权利要求1-5中任一所述的基于碳中和的气液反应器。

9.根据权利要求8所述吸附塔，其特征在于，所述吸附腔下设有富液排出口，所述吸附腔上设有排气口，该排气口处设有过滤网。

10.根据权利要求8所述吸附塔，其特征在于，所述吸附腔中还安装有填料框，所述填料框上下端设置有过滤片，所述过滤片之间填充有吸附剂，通过所述过滤片压实所述吸附剂，所述填料框密封包围所述基于碳中和的气液反应器，所述填料框两侧开设有绕开所述基于碳中和的气液反应器的升气槽。

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