CN116328667A - 一种流体加速反应装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的流体加速反应装置和方法，流体加速反应装置包括反应装置进口、反应装置出口、流体反应单元，其中，所述流体包括至少一种气体和/或至少一种液体，所述流体反应单元用于所述流体的反应，从所述反应装置进口进入的所述流体在所述流体反应单元进行反应，所述流体输送单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与所述反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的流道。

Description

一种流体加速反应装置和方法
技术领域
本发明涉及一种流体加速反应装置和方法。
背景技术
工业上常用的反应器是带搅拌设施的间歇式釜式搅拌反应器，现有的反应釜通常包括反应釜本体、搅拌轴和电机，反应釜本体内设有进料口和出料口，搅拌轴同轴设置在电机的输出端并位于反应釜本体内，这种反应器的缺点是返混不均匀，搅拌效率不高，且不适于连续操作。
这种结构不适用于连续流动的气液反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体加速反应装置和方法，用于对发动机尾气进行固碳反应，以解决上述现有技术中存在的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种流体加速反应装置，包括反应装置进口、反应装置出口、流体反应单元，其中，所述流体包括至少一种气体和/或至少一种液体，所述流体反应单元用于所述流体的反应，从所述反应装置进口进入的所述流体在所述流体反应单元进行反应，所述流体输送单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与所述反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的流道。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状或非直线形状，所述输送管道具有封闭流道，所述封闭流道的两端是连通的。
在一个示例中，所述输送管道呈非直线形状，所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆柱形状，或所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆锥形状，或所述输送管道围绕曲线中心轴绕成螺旋形状。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状，所述输送管道内设置有螺旋隔板，所述螺旋隔板在输送管道内隔成封闭的螺旋形状流道，所述螺旋形状流道的两端相连通，且分别与所述输送管道的两端连通。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状，所述输送管道的内壁设置有螺旋流道，所述螺旋流道是开放的，或所述螺旋流道是封闭的。
在一个示例中，所述流体以预定速度从所述反应装置进口进入，在所述流体反应单元降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出。
在一个示例中，所述流体是发动机尾气和固碳溶液的混合体，所述固碳溶液为包括氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两者以任意比例混合的混合物。
在一个示例中，还包括制冷器件，设置在所述输送管道的末端，使得所述流体迅速冷却。
根据本发明的一个方面，提供了一种流体加速反应方法，包括以下步骤：
包括发动机尾气和固碳溶液的混合体的流体以预定速度从反应装置的进口进入，并在流体反应单元进行反应和降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出，所述反应装置为上述的流体加速反应装置。
在一个示例中，所述流体输送单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的流道。
在一个示例中，所述固碳溶液为包括氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两者以任意比例混合的混合物。
在一个示例中，所述发动机尾气在所述流体输送分离装置的进口以预定角度进入所述螺旋形状的流道的进口。
根据本发明的一个方面，提供了一种流体加速反应装置，用于流体的反应并气液分离，包括：分离装置进口、分离装置出口、流体反应单元，其中，所述流体包括至少一种气体和/或至少一种液体，所述流体反应单元用于所述流体的反应，
进入所述流体加速反应进口的所述流体在所述流体反应单元反应、降温以及气液分离后，在所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，具有第一气体的发动机尾气和第一液体的所述流体进入所述流体加速反应装置进口，所述第一气体与所述第一液体在所述流体反应单元反应生成第三液体，所述第三液体和反应后的发动机尾气在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，具有第一气体的发动机尾气和第一液体、第二液体的所述流体以进入所述流体加速反应装置进口，所述第一气体与所述第一液体、所述第二液体在所述流体反应单元反应分别生成第三液体、第四液体，所述第三液体、第四液体和反应后的发动机尾气在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，所述流体反应单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述流体加速反应装置进口连通，另一端与流体加速反应装置出口连通，所述输送管道呈直线形状或非直线形状。
在一个示例中，所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆柱形状，或所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆锥形状，或所述输送管道围绕曲线中心轴绕成螺旋形状。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状，所述输送管道内分隔有封闭的螺旋通道，所述螺旋通道的两端连通且分别与所述输送管道的两端连通。
根据本发明的一个方面，提供了一种流体加速反应方法，包括以下步骤：
包括至少一种气体和/或至少一种液体的流体进入流体加速反应装置的进口，通过流体反应单元反应、降温以及气液分离后在流体加速反应装置的出口排出，其中，所述流体加速反应装置为上述的流体加速反应装置。
在一个示例中，以预定速度从反应装置的进口进入的流体，并在流体反应单元进行反应和降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出，所述反应装置为上述的流体加速反应装置。
在一个示例中，具有第一气体的发动机尾气和第一液体的所述流体在流体反应单元混合反应，所述第一气体与所述第一液体在所述流体反应单元反应生成第三液体，所述第三液体和反应后的发动机尾气在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出，或
具有第一气体的发动机尾气和第一液体、第二液体的所述流体在流体反应单元混合反应，所述第一气体与所述第一液体、所述第二液体在所述流体反应单元反应分别生成第三液体、第四液体，所述第三液体、第四液体和反应后的发动机尾气在在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，所述流体反应单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述流体加速反应装置进口连通，另一端与流体加速反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的封闭通道。
在一个示例中，所述第一液体和/或所述第二液体与所述发动机尾气在所述流体输送分离装置的进口混合后以预定角度进入所述螺旋形状的封闭通道的进口。
附图说明
图1为本发明实施例中一种螺旋管示意图；
图2为本发明实施例中一种柱形螺旋管示意图；
图3为本发明实施例中一种锥形螺旋管示意图；
图4为本发明实施例中一种直线螺旋管剖面示意图；
图5为本发明实施例中一种无轴直线螺旋管剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
实施例
本实施例提供了一种流体加速反应装置，用于流体的反应并气液分离，包括：分离装置进口、分离装置出口、流体反应单元，其中，所述流体包括至少一种气体和/或至少一种液体，所述流体反应单元用于所述流体的反应，
进入所述流体加速反应进口的所述流体在所述流体反应单元反应、降温以及气液分离后，在所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，具有第一气体(CO2)的发动机尾气和第一液体的所述流体进入所述流体加速反应装置进口，所述第一气体与所述第一液体在所述流体反应单元反应生成第三液体，所述第三液体和反应后的发动机尾气在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，第一气体也可以不是(CO2)，是其他气体，如NO2等。
在一个示例中，具有第一气体的发动机尾气和第一液体、第二液体的所述流体以进入所述流体加速反应装置进口，所述第一气体与所述第一液体、所述第二液体在所述流体反应单元反应分别生成第三液体、第四液体，所述第三液体、第四液体和反应后的发动机尾气在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，所述流体反应单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述流体加速反应装置进口连通，另一端与流体加速反应装置出口连通，所述输送管道呈直线形状或非直线形状。
在一个示例中，所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆柱形状，或所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆锥形状，或所述输送管道围绕曲线中心轴绕成螺旋形状。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状，所述输送管道内分隔有封闭的螺旋通道，所述螺旋通道的两端连通且分别与所述输送管道的两端连通。
在一个示例中，还包括制冷器件，设置在所述输送管道的末端，使得所述流体迅速冷却。
根据本发明的一个方面，提供了一种流体加速反应方法，包括以下步骤：
包括至少一种气体和/或至少一种液体的流体进入流体加速反应装置的进口，通过流体反应单元反应、降温以及气液分离后在流体加速反应装置的出口排出，其中，所述流体加速反应装置为上述的流体加速反应装置。
在一个示例中，以预定速度从反应装置的进口进入的流体，并在流体反应单元进行反应和降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出，所述反应装置为上述的流体加速反应装置。
在一个示例中，具有第一气体(CO2)的发动机尾气和第一液体的所述流体在流体反应单元混合反应，所述第一气体与所述第一液体在所述流体反应单元反应生成第三液体，所述第三液体和反应后的发动机尾气在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出，或
具有第一气体的发动机尾气和第一液体、第二液体的所述流体在流体反应单元混合反应，所述第一气体与所述第一液体、所述第二液体在所述流体反应单元反应分别生成第三液体、第四液体，所述第三液体、第四液体和反应后的发动机尾气在在气液分离后从所述流体加速反应装置出口排出。
在一个示例中，第一气体也可以不是(CO2)，是其他气体，如NO2等。
在一个示例中，所述流体反应单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述流体加速反应装置进口连通，另一端与流体加速反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的封闭通道。
在一个示例中，所述第一液体和/或所述第二液体与所述发动机尾气在所述流体输送分离装置的进口混合后以预定角度进入所述螺旋形状的封闭通道的进口。
一种流体加速反应装置，包括反应装置进口、反应装置出口、流体反应单元，其中，所述流体包括至少一种气体和/或至少一种液体，所述流体反应单元用于所述流体的反应，从所述反应装置进口进入的所述流体在所述流体反应单元进行反应，所述流体反应单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与所述反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的流道。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状或非直线形状，所述输送管道具有封闭流道，所述封闭流道的两端是连通的。
在一个示例中，还包括制冷器件，设置在所述输送管道的末端，使得所述流体迅速冷却。
如图1所示，输送管道10呈非直线形状，流体从入口11进入，经过螺旋形状的输送管道10后从出口12流出。
如图2所示，输送管道20围绕直线中心轴绕成螺旋圆柱形状，流体从入口21进入，经过螺旋形状的输送管道20后从出口22流出。
如图3所示，输送管道30围绕直线中心轴绕成螺旋锥形状，流体从入口31进入，经过螺旋形状的输送管道30后从出口32流出。
在一个示例中，输送管道也可以围绕曲线中心轴绕成螺旋形状。
在一个示例中，输送管道呈直线形状。
如图4所示，输送管道40呈直线形状，包括输送管41、螺旋隔板43和中心轴42，螺旋隔板43设置在输送管41内，输送管41、螺旋隔板43和中心轴42之间的空间为流道44，流道44为螺旋隔板43与输送管41之间形成的封闭的呈螺旋形状的流道，流道44的两端相连通，流道44的两端与所述输送管道40的两端连通。
如图5所示，输送管道50呈直线形状，包括输送管51、螺旋隔板53，螺旋隔板53设置在输送管51内，输送管51、螺旋隔板53之间的空间为流道52，流道52为螺旋隔板53与输送管51之间形成的封闭的呈螺旋形状的流道，流道52的两端相连通，流道52的两端与所述输送管道50的两端连通。
在一个示例中，所述输送管道呈直线形状，所述输送管道的内壁设置有螺旋流道，所述螺旋流道是开放的。
在一个示例中，上述的螺旋流道也可以是封闭的。
在一个示例中，所述流体以预定速度从所述反应装置进口进入，在所述流体反应单元降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出。
在一个示例中，所述流体是发动机尾气和固碳溶液的混合体，所述固碳溶液为包括氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两者以任意比例混合的混合物。
本实施例中，待处理尾气与固碳溶液在反应器的螺旋管道内进行充分混合反应，得到转化产物，并将该转化产物和/或未反应的固碳液体与处理后的尾气进行气液(固)分离，气液(固)分离后得到的溶液或固液混合物中含有大量含碳物质，经过后续处理可得到大量CO2气体，具有很高的商业价值。
固碳溶液包括但不限于氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两者以任意比例混合的混合物。
本实施例可适用于处理汽油机、柴油机的发动机尾气，并不限于乘用车和商用车。
本实施例还提供了一种流体加速反应方法，包括以下步骤：
包括发动机尾气和固碳溶液的混合体的流体以预定速度从反应装置的进口进入，并在流体反应单元进行反应和降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出，所述反应装置为上述的流体加速反应装置。
在一个示例中，所述流体输送单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的流道。
在一个示例中，所述固碳溶液为包括氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两者以任意比例混合的混合物。
在一个示例中，所述发动机尾气在所述流体输送分离装置的进口以预定角度进入所述螺旋形状的流道的进口。
实施例1
实施例利用氢氧化钠(NaOH)溶液进行固碳，固定尾气中的含碳物质，该含碳物质包括但不限于二氧化碳(CO2)，具体地，利用氢氧化钠溶液与汽车尾气充分接触反应，将汽车尾气中碳物质例如二氧化碳以Na2CO3和/或NaHCO3的形式固定下来，具体发生如下式(I)和/或式(II)：
CO2+2NaOH＝Na2CO3+H2O，式(I)；
Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3，式(II)
具体过程为：
设有氢氧化钠溶液出口的部件设置在流体反应单元的进口处，较佳地，氢氧化钠溶液通过多个喷头在流体反应单元的进口处喷出，发动机尾气以预定速度和预定角度进入流体反应单元的进口并将氢氧化钠溶液带入流体反应单元内。
所述预定速度和发动机尾气速度相关，所述预定角度与流体反应单元内输送管道流道的螺旋角度相关。
如图4所示，包括发动机尾气和氢氧化钠溶液的混合流体由A端进入流体反应单元的输送管道40内，在呈螺旋形状的流道44中流动并反应，实施例中的螺旋形状的流道44的设置使得混合流体在流道44流动比在直线管道内流动逗留时间更长，从而使得发动机尾气中的二氧化碳和氢氧化钠溶液接触时间更长，加上混合流体在流道中的螺旋运动产生的离心力，使得二氧化碳和氢氧化钠溶液的反应更快更充分，在流道44的末端，混合流体降温并被气液分离后，通过输送管道40另一端B流出并经所述反应装置出口排出，将Na2CO3和/或NaHCO3进行收集利用。
本实施例同时还可以降低尾气中氮氧化物的含量，具有脱硝的效果。
实施例2
本实施例的其他结构与实施例1相同，不同的是用氢氧化钙替换了实施例1中的氢氧化钠。
本实施例利用氢氧化钠(NaOH)溶液进行固碳。
利用氢氧化钙(Ca(OH)2)溶液进行固碳，具体地，利用氢氧化钙溶液处理汽车尾气中含碳物质，该含碳物质包括但不限于CO2，将汽车尾气中碳物质以Ca2CO3和/或CaHCO3的形式固定下来，具体发生如下式(III)和/或式(IV)：
CO2+Ca(OH)2＝CaCO3+H2O， 式(III)；
CaCO3+H2O+CO2＝Ca(HCO3)2， 式(IV)。
实施例3
本实施例的其他结构与实施例1相同，不同的是在实施例1中还增加了氢氧化钙。
本实施例同时利用氢氧化钠(NaOH)溶液和氢氧化钙(Ca(OH)2)溶液进行固碳，具体地，利用氢氧化钙溶液处理汽车尾气中含碳物质，该含碳物质包括但不限于CO2，将汽车尾气中碳物质以Ca2CO3和/或CaHCO3，及Na2CO3和/或NaHCO3的形式固定下来，具体发生如上式(I)和/或式(II)，以及式(III)和/或式(IV)。
实施例4
除了提供螺旋管道液体喷射降温之外，如果降温能力还不够，本实施例还在实施例1的管道末端加装电热温差制冷器件，使得气液迅速冷却，以便达到更好的气液分离效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种流体加速反应装置，其特征在于，包括：
反应装置进口、反应装置出口、流体反应单元，
其中，所述流体包括至少一种气体和/或至少一种液体，
所述流体反应单元用于所述流体的反应，
从所述反应装置进口进入的所述流体在所述流体反应单元进行反应，
所述流体输送单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与所述反应装置出口连通，
所述输送管道具有螺旋形状的流道。
2.根据权利要求1所述的流体加速反应装置，其特征在于：
所述输送管道呈直线形状或非直线形状，
所述输送管道具有封闭流道，所述封闭流道的两端是连通的。
3.根据权利要求1或2所述的流体加速反应装置，其特征在于：
所述输送管道呈非直线形状，
所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆柱形状，或
所述输送管道围绕直线中心轴绕成螺旋圆锥形状，或
所述输送管道围绕曲线中心轴绕成螺旋形状。
4.根据权利要求1所述的流体加速反应装置，其特征在于：
所述输送管道呈直线形状，
所述输送管道内设置有螺旋隔板，所述螺旋隔板在输送管道内隔成封闭的螺旋形状流道，所述螺旋形状流道的两端相连通，且分别与所述输送管道的两端连通。
5.根据权利要求4所述的流体加速反应装置，其特征在于：
所述输送管道呈直线形状，所述输送管道的内壁设置有螺旋流道，
所述螺旋流道是开放的，或
所述螺旋流道是封闭的。
6.根据权利要求1所述的流体加速反应装置，其特征在于：
所述流体以预定速度从所述反应装置进口进入，在所述流体反应单元降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出。
7.根据权利要求6所述的流体加速反应装置，其特征在于：
所述流体是发动机尾气和固碳溶液的混合体，
所述固碳溶液为包括氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液中的任意一种或两者以任意比例混合的混合物。
8.根据权利要求1所述的流体加速反应装置，其特征在于，还包括：
制冷器件，设置在所述输送管道的末端，使得所述流体迅速冷却。
9.一种流体加速反应方法，其特征在于，包括以下步骤：
包括发动机尾气和固碳溶液的混合体的流体以预定速度从反应装置的进口进入，并在流体反应单元进行反应和降温并气液分离后，通过所述反应装置出口排出，
所述反应装置为权利要求1-8中任意一项所述的流体加速反应装置。
10.根据权利要求9所述的流体加速反应方法，其特征在于：
其中，所述流体输送单元包括至少一个两端连通的输送管道，所述输送管道的一端与所述反应装置进口连通，另一端与反应装置出口连通，所述输送管道具有螺旋形状的流道。
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