CN116116200A - 一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，涉及一种废气处理工艺，本发明通过内部发生的多重撞击完成气液吸收过程，工作时，气体与液体经喷嘴预混合后喷出，在撞击流反应器内部气泡射流发生多重撞击，外加超声强化气泡破碎，气液充分接触，实现一次吸收。再经过二次吸收器，通过四喷嘴进行多次撞击实现二次吸收。超声耦合多重撞击流技术，极大地提高了气体在反应器内部停留时间，多次破碎气泡增大气液接触面积，增强吸收效果，该工艺技术适合工业上大规模处理工业废气，吸收剂可重复利用，节约了成本，避免了浪费。并且整体造价低廉，维修容易，操作简单，安全系数高。

Description

一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺

技术领域

本发明涉及一种废气处理工艺，特别是涉及一种超声耦合多重撞击流技术气液吸收脱硫除碳的工艺及装置。

背景技术

撞击流是一种可以高效地强化气液传质特性的技术，它的主要原理是利用两股或多股流体相互撞击形成的高度湍动区域，强化两相或多相之间的传质。所以被广泛应用于超细粉体的制备、燃烧、干燥、萃取和吸收等领域。

撞击流反应器内部混合过程主要依靠分子扩散、湍动扩散和剪切分散进行，在分子进行无序运动时进行扰动，使分子间发生碰撞并积累分子能量，为气液两相的物理混合和化学反应的进行创造了良好的环境。

全球气候变化问题已经对人类的生产生活造成了巨大威胁，从能源供应系统到能源消费行业很大一部分重大基础设施，都需要技术革新进行改造升级。以煤炭为主的传统能源地区，高耗能地区等都需要新型装置对燃料产生的碳、硫污染气体进行处理，这将节省相当大的一批成本，也缓解了主导产业快速转型对当地经济带来的巨大冲击。现存吸收装置都在吸收效率、工业适用性与成本等方面进行不断优化。

撞击流技术在工业方面拥有很大的应用潜力。其强烈地微观混合、和较高的气液传质系数以及气体与液体混合时比相界面积较大都有利于待吸收气体的吸附。对于碳、硫污染气体的处理尤其有益，不但可以大大提高吸收效率，使被吸收气体产物更加清新，而且还能对吸收剂重复利用达到最高利用率，极大地节约了成本。在结合了撞击流强化混合特性、传质特性的基础上，针对撞击流技术气液吸收领域应用提出一种超声耦合多重撞击流技术气液吸收脱硫除碳的工艺及装置用于工业上大规模高效处理有害气体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，本发明依据液体吸收气体的特点，提出利用多重撞击技术充分吸收的方法处理有害气体。该工艺方法中采用的撞击流反应器两侧安装特殊设计的内混合式雾化喷嘴，将气体与液体在喷嘴内部进行初步混合，其内部的双通道结构可以使气液混合更加充分，输入气液压力可控实现喷嘴输入的可控，促进被吸收气体与吸收剂液体多重撞击，破碎气泡，增加吸收面积，提高吸收效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，所述工艺进行气液吸收脱硫除碳的工艺过程如下：

将装置组装好后接通电源，通过离心泵将进料桶中的NaOH水溶液经电磁流量计调节后由内混合式雾化喷嘴喷出；稍后打开阀门，经过压力表显示将待吸收含CO₂和SO₂气体从储气罐中经内混合式雾化喷嘴与NaOH水溶液混合后一同喷出，并且在撞击流反应器内部进行撞击；撞击后，气泡由于密度小上升撞击一级导流板，经过一级导流板导流撞击二级导流板，并且在一级导流板尾部被超声波振子发射的超声波破碎，在二级导流板导流后撞击三级导流板，经三级导流板导流后进入搅拌机撞壁流区；其间，在二级导流板三级导流板和尾部被超声波振子扰动；气泡撞壁后经过除雾片除雾后进入二次吸收器，高于出口接管的NaOH水溶液经过水位控制器控制流入到吸收剂收集桶中；气体进入二次吸收器后经过气体入口与从液体入口进入的NaOH水溶液在挡板的限制下发生四股射流对置撞击，最后气体经过除雾片除雾后进入集气瓶；不断收集已被吸收过的气体进行检测，在确定其质量合格，符合气体排放标准后排放，即可。

所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，所述一次吸收所用装置，由撞击流反应器、超声波发生器、雾化喷嘴、三级导流板组成；其中雾化喷嘴内部针对液体与气体均为双通道结构，使气液在喷嘴内部完成预混合，并且通过喷嘴口喷出雾化；喷出后的气体在反应器内部经超声耦合多重撞击作用吸收。

所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，所述二次吸收的二次吸收器内部为四喷嘴结构，在受限区域多喷嘴射流对撞促进气液混合，对未吸收干净的气体进行吸收，完成最后所得到气体质量。

所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，所述超声耦合多重撞击为气液接触后发生多重撞击，外加超声强化，对经导流板滑出的气泡进行多次破碎，增大气液吸收面积以及停留时间。

所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，所述反应装置所用吸收剂回收再利用，并在中间反应过程中，应对气体做质量检测，保障过滤后的气体质量达标。

本发明的优点与效果是：

 1.本发明依据液体吸收气体的特点提出的利用多重撞击技术充分吸收的方法。该工艺方法中采用的撞击流反应器两侧安装特殊设计的内混合式雾化喷嘴，可以将气体与液体在喷嘴内部进行初步混合，其内部的双通道结构可以使气液混合更加充分，输入气液压力可控实现喷嘴输入的可控。

2.本发明工艺利用三级导流板结合超声波发生器与搅拌机等可促进被吸收气体与吸收剂液体多重撞击，破碎气泡，增加吸收面积，提高吸收效率。

3.本发明工艺的二次吸收器便于对被吸收气体中途结果进行抽样检测，针对不同成分气体对吸收剂进行及时调整。该反应器通过对对置喷嘴气液比例的调整，可找到针对不同组分气体的最佳吸收剂比例，极大地提高吸收效率。该工艺技术适合工业上大规模处理工业废气，吸收剂可重复利用，节约了成本，避免了浪费。并且整体造价低廉，维修容易，操作简单，安全系数高。

附图说明

图1为本发明整体工艺流程图；

图2为本发明所用撞击流反应器内混合式雾化喷嘴剖视图；

图3为本发明二次吸收器剖视图；

图4为本发明图3所示A-A剖视图。

图中：1-撞击流反应器，2-出口接管，3-超声波发生器，4-水位控制器，5-搅拌机，6-超声波振子，7-内混合式雾化喷嘴，8-压力表，9-储气罐，10-吸收剂收集桶，11-离心泵，12-进料桶，13-二号进料桶，14-吸收剂收集桶二，15-二次吸收器，16-电磁流量计，17-一级导流板，18-二级导流板，19-三级导流板，20-阀门，21-集气瓶，22-除雾片，23-喷嘴滑头，24-喷嘴头外螺纹，25-液体第二通道，26-凸肩，27-喷嘴尾外螺纹，28-弹簧，29-隔片，30-气道口内螺纹，31-进气口，32-进液口，33-除雾片，34-气体入口，35-挡板，36液体入口。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。

为了提高脱硫除碳效率，本发明结合撞击流气液吸收技术提供了一种脱硫除碳效果更好、吸收效率更高的工艺方法。

本发明的工艺利用超声耦合多重撞击技术实现脱硫除碳，多重撞击延长气体在液体中的停留时间，外加超声强化气泡破碎增大气液接触面积。装置所需的撞击流反应器由特殊设计形状筒体和封头组成。筒体上装有特殊设计的内混合式雾化喷嘴、超声波振子、搅拌机和出料口，内部装有三个角度不同的导流板。两个进料口喷嘴水平对置安装；超声波振子装在每一级导流板的尾端；搅拌机与筒体突出部位对置；液体出料口位于反应器最底端，气体出口位于反应器最上部。反应器内部上方装有除雾片，用来除去气体中掺杂的水汽，侧部液体出口装有水位控制器。喷嘴结构特殊，可以在内部实现气液的第一次混合，再混合后将气液混合物喷出发生撞击，便于气液吸收。

本发明撞击流反应器两侧对置的进料喷嘴可以实现在喷嘴内部进行第一次撞击混合，在从喷嘴喷出后撞击第二次混合，经过三级导流板气泡进行三次撞击，在搅拌机的作用下形成撞壁流再进行一次撞击，在气泡从上部出气口进入二次吸收器后，在底部四喷嘴处撞击混合。整个反应过程中发生过多重撞击，每一次撞击都将被吸收气体形成的气泡进行破碎处理，不断细化，增加吸收面积，极大地提高了吸收效率。

下面结合具体实例详细叙述本发明。

一种超声耦合多重撞击流技术气液吸收脱硫除碳的工艺，进行气液吸收脱硫除碳的工作过程如下：将装置组装好后，接通电源。通过离心泵11将进料桶12中的NaOH水溶液经电磁流量计16调节后由内混合式雾化喷嘴7喷出。稍后打开阀门，经过压力表8显示将待吸收含CO₂和SO₂气体从储气罐9中经内混合式雾化喷嘴7与NaOH水溶液混合后一同喷出，并且在新型撞击流反应器1内部进行撞击。撞击后，气泡由于密度小上升撞击一级导流板17，经过一级导流板17导流撞击二级导流板18，并且在一级导流板17尾部被超声波振子6发射的超声波破碎，在二级导流板18导流后撞击三级导流板19，经三级导流板19导流后进入搅拌机5撞壁流区。其间，在二级导流板18三级导流板和19尾部被超声波振子6扰动。气泡撞壁后经过除雾片22除雾后进入二次吸收器15，高于出口接管2的NaOH水溶液经过水位控制器4控制流入到吸收剂收集桶10中。气体进入二次吸收器15后经过气体入口34与从液体入口36进入的NaOH水溶液在挡板35的限制下发生四股射流对置撞击，最后气体经过除雾片33除雾后进入集气瓶21。不断收集已被吸收过的气体进行检测，在确定其质量合格，符合气体排放标准后排放。

本发明装置通过喷嘴头外螺纹24与凸肩26，将喷嘴固定在撞击流反应器上；通过气道口内螺纹30和喷嘴尾外螺纹27分别把气体管道和液体管道连接在喷嘴上。做好适当准备后，反应开始，打开阀门20，吸收剂液体从进料桶12抽出经离心泵11和电磁流量计16调节流量后进入内混合式雾化喷嘴7。其中同步进行，待吸收气体从储气罐9经过压力表8显示进入内混合式喷嘴7与液体混合，打开超声波发生器3通过超声波振子6进行扰动，打开搅拌机5叶片开始转动。

在内混合式雾化喷嘴7的内部，液体从进液口32进入，气体从进气口31进入。液体从主通道和液体第二通道25进行分流，气体被隔片29分流，在压力的作用下喷嘴滑头23挤压弹簧28，将气液混合从喷口喷出。

物料在内混合式喷嘴7内部混合后喷出，雾化物在腔体内发生撞击，在刚开始时，气液混合物发生撞击，气体不断上升依次经过一级导流板17，二级导流板18和三级导流板19，三者组成的“S”形通道，其间被超声波不断扰动，到达搅拌机部分时被再次搅动，最后经过撞击流反应器1顶部的气体出口进入二次吸收器15，吸收剂液体从二号进料桶13经过离心泵11抽出从液体入口36进入二次吸收器15与从气体入口34进入的气体在挡板35的阻挡下在二次吸收器15内部发生撞击，最后经过除雾片33除雾，从最上面出口进入集气瓶21，最后在集气瓶21中抽样检测，若气体质量达标符合排放标准，再进行排放。

在反应开始一段时间以后，气体与液体在混合后产生的气泡在1新型撞击流反应器腔体内部的吸收液中上升，三级导流板形成的“S”形通道能大大增加被吸收气体与吸收液的接触时间，在气泡每次脱离导流板的同时被超声波振子6发出的超声波再次击碎，大大增加了被吸收气体与吸收液的接触面积。从三级导流板流出后，气泡进入搅拌机5扰动范围，经搅拌机扰动后撞击壁面，进入反应器壁面凹槽中再次被粉碎，最后经过除雾片22由反应器最顶部出口经过气体入口34进入二次吸收器15，再由四喷嘴喷出后再次与吸收液撞击，将刚才已聚合的气体再次粉碎，最后经过除雾片33除雾，进入集气瓶21。其间，新型撞击流反应器1与二次吸收器15均通过水位控制器4控制，控制二者内部的吸收液液面固定，当液体不断增多，多余的吸收液会经由2出口接管流出进入吸收剂收集桶10和吸收剂收集桶二14。在气体吸收完成后可以将装置内部的吸收剂从装置底部的出口中排出。吸收完成后的气体检测达标后排放。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (5)

1.一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，其特征在于，所述工艺进行气液吸收脱硫除碳的工艺过程如下：

将装置组装好后接通电源，通过离心泵（11）将进料桶（12）中的NaOH水溶液经电磁流量计（16）调节后由内混合式雾化喷嘴（7）喷出；稍后打开阀门，经过压力表（8）显示将待吸收含CO₂和SO₂气体从储气罐（9）中经内混合式雾化喷嘴（7）与NaOH水溶液混合后一同喷出，并且在撞击流反应器（1）内部进行撞击；撞击后，气泡由于密度小上升撞击一级导流板（17），经过一级导流板（17）导流撞击二级导流板（18），并且在一级导流板（17）尾部被超声波振子（6）发射的超声波破碎，在二级导流板（18）导流后撞击三级导流板（19），经三级导流板（19）导流后进入搅拌机（5）撞壁流区；其间，在二级导流板（18）三级导流板和（19）尾部被超声波振子（6）扰动；气泡撞壁后经过除雾片（22）除雾后进入二次吸收器（15），高于出口接管（2）的NaOH水溶液经过水位控制器（4）控制流入到吸收剂收集桶（10）中；气体进入二次吸收器（15）后经过气体入口（34）与从液体入口（36）进入的NaOH水溶液在挡板（35）的限制下发生四股射流对置撞击，最后气体经过除雾片（33）除雾后进入集气瓶（21）；不断收集已被吸收过的气体进行检测，在确定其质量合格，符合气体排放标准后排放，即可。

2.根据权利要求1所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，其特征在于，所述一次吸收所用装置，由撞击流反应器、超声波发生器、雾化喷嘴、三级导流板组成；其中雾化喷嘴内部针对液体与气体均为双通道结构，使气液在喷嘴内部完成预混合，并且通过喷嘴口喷出雾化；喷出后的气体在反应器内部经超声耦合多重撞击作用吸收。

3.根据权利要求1所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，其特征在于，所述二次吸收的二次吸收器内部为四喷嘴结构，在受限区域多喷嘴射流对撞促进气液混合，对未吸收干净的气体进行吸收，完成最后所得到气体质量。

4.根据权利要求1所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，其特征在于，所述超声耦合多重撞击为气液接触后发生多重撞击，外加超声强化，对经导流板滑出的气泡进行多次破碎，增大气液吸收面积以及停留时间。

5.根据权利要求1所述的一种气液混合多重吸收脱硫除碳废气处理工艺，其特征在于，所述反应装置所用吸收剂回收再利用，并在中间反应过程中，应对气体做质量检测，保障过滤后的气体质量达标。

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