CN200948420Y

CN200948420Y - 大气量撞击流气液反应器

Info

Publication number: CN200948420Y
Application number: CN 200620095838
Authority: CN
Inventors: 伍沅; 伍笑晞; 伍笑虹
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2016-03-27

Abstract

大气量气液撞击流反应器属新型化工和环保技术装备。兼具气液相反应和高效湿法除尘功能。利用撞击流显著强化相间传递和有效接触混合的特性，使快速反应的气液体系不受气膜扩散控制、高强度地进行，减小反应容积。沿塔不同高度安装I、II…等多套撞击流组件，每组为沿塔体圆周均布的三对六流水平撞击流结构，消除了各对撞击流之间的相互干扰。适用于处理很大气量的场合，例如烟气湿法脱硫。吸收剂用安装在气体导管5出口的压力雾化喷嘴6雾化，能耗低。每套组件上方有挡板8实施气液分离；近塔顶处可安装丝网除沫器2或湿式旋风分离器9进一步捕集雾沫。结构简单、内件少，投资省，流体阻力低；减轻结垢，积垢清洗方便，适用于有固体产物生成的反应体系。

Description

大气量撞击流气液反应器

实用新型名称：

大气量撞击流气液反应器。

所属技术领域：

属于物理、化学工艺设备。适用于处理大气量、液相进行快速反应的气液相反应或化学吸收以及湿法除尘等过程。

背景技术：

气液反应或化学吸收以及气体中粉尘的脱除，是化学和石油化学工业等过程工业以及环境工程中广泛涉及的单元过程。根据物系特性、主要是液相化学反应的特性例如快速、中速、慢速，以及可逆、不可逆等性质不同，各种气液反应或化学吸收过程的性质有很大的差异。已有的用于化学吸收过程的设备有很多种，例如填料塔、鼓泡塔、筛板塔、喷射塔等等，它们各自适用于不同的反应体系。已有的用于液相进行快速反应的化学吸收设备主要有喷雾塔、喷射吸收器等。它们分别存在效率不高、设备庞大或动力消耗大的缺点。主要问题在于相间传递系数不高，使总过程受到传递的限制。武汉化工学院伍沅等专利了一种撞击流气液反应器(中国专利ZL200420017226.4)，利用撞击流强化传递过程的特性，克服了上述不足；然而，受其结构限制，该装置不能用于处理气量很大的场合。主要针对这一不足，伍沅等研发了一种“组合多功能撞击流气液反应器”并已申请国际专利和中国专利(国际专利美国申请号：60/721,320；中国实用新型专利申请号：200520136445.9)。该反应器采用在塔体内不同高度处安装的若干组撞击流组件的结构，可以较好的适应处理大气量的要求。然而，其中的每一撞击流组件包括四根气体导管和同轴安装在其内的喷嘴，从流动结构的角度看，就是每一组件包含两对相互垂直的撞击流。这带来了同一组件中两对撞击流相互干扰的问题。两股气液悬浮体射流相向撞击后转为径向流动，离开撞击区后的流动呈薄圆盘形，其平面展布方向垂直于射流轴；而恰好与另一对撞击流的流动轴重合。于是，从另一对气体导管出来的射流又把相当大一部分前一对射流撞击后已离开撞击区的悬浮体带回撞击区。这可能产生下述不利影响：(1)经历了不同吸收阶段的气体和液滴发生返混，导致吸收推动力下降；(2)部分已离开撞击区的气体混入刚从另一对气体导管射出即将相向撞击的射流导致后者撞击速度降低，从而一定程度的降低了两流体撞击的作用；(3)增大了雾化液滴间碰撞、并聚的概率，有可能损失传递的相界面积。这些因素不利于大幅度提高吸收效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能在同样大小装置中处理更大流量气体，并能消除各对撞击流间相互干扰的撞击流强化气液反应兼湿法除尘装置。

本实用新型大气量撞击流气液反应器，其特征在于它由塔体(1)和在塔体(1)不同高度处安装的(I)、(II)等若干组撞击流组件两大部分组成。塔体(1)是直立圆筒，其上部拱形或倒锥形顶盖上面连接排气管(3)，近底部处侧壁设有排液管(4)。撞击流组件(I)、(II)…等每一组件的构成、所包含各部件结构尺寸和工作原理都相同；每一组件包括六根沿塔体圆周均布气体导管(5)、同轴安装在每根气体导管(5)内出口处的压力雾化喷嘴(6)、与压力雾化喷嘴(6)相连的高压进液管(7)和安装在塔体1内每一组六根气体导管上方的除沫挡板(8)；每一撞击流组件中的六根气体导管(5)分为三对，每对同轴，沿圆周均布。每对同轴气体导管在塔体(1)内的出口相距一定的距离；每根气体导管安装的一个或多个一组雾化喷嘴，其方向与气体导管同轴、喷出口朝向塔体(1)的中心轴。

本实用新型同样采取多组撞击流并联组合的方案，因而同样具有相间传递和气液接触非常有效的特性。但与专利申请号为200520136445.9的技术方案相比，在每一撞击流组件中增加一对撞击流，从而不仅克服了各对撞击流间相互干扰的问题，同时增大了相同装置容积单位时间能够处理的气量。

附图说明：

本实用新型大气量气液撞击流反应器采用多组水平同轴三对六流撞击流。图1是该实用新型的结构示意图；图2是其外形俯视图，其中示意透视了流体撞击后产生撞击区的空间展布；图3是替换图1中所示内件2后的结构示意图。

参见图1，本实用新型由塔体1和在塔体1不同高度处安装的若干组撞击流组件I、II、…两大部分组成。

塔体1是直立圆筒，其上部近顶处安装丝网除沫器2，顶盖(拱形或倒锥形)上面连接排气管3，近底部处侧壁设有排液管4。对于对无毒害的雾沫夹带量要求不很严格的场合，塔体内可以不安装丝网除沫器2。

撞击流组件I、II…等每一组件的构成、所包含各部件的结构尺寸和工作原理都相同。图1中只绘出I、II两组；下面只描述组件I；其余各组件依此类推。撞击流组件I包括六根气体导管5、安装在每根气体导管5内出口处的压力雾化喷嘴6、与雾化喷嘴6相连的高压进液管7和安装在塔体1内六根气体导管5上方的倒锅形或倒锥形除沫挡板8。挡板8与塔体1的底之间或相邻两层除沫挡板之间(撞击流组件I上方)的空间构成一个子吸收室。每一撞击流组件的六根气体导管轴沿塔体圆周均布，分为三对，每对同轴(见图2)，工作时构成一对撞击流；每对同轴气体导管在塔体1内的出口相距一定的距离，称为“撞击距离”。根据所需液体量和所用喷嘴雾化能力不同，每根气体导管中可以安装一个雾化喷嘴；对于处理大流量气体的场合，一般是安装多个一组喷嘴。喷嘴喷出雾炬的方向与气体导管轴相同，朝向塔体1的中心轴。

压力雾化喷嘴6可以采用普通压力雾化喷嘴，也称离心压力喷嘴；最好采用本实用新型设计人专利的旋涡压力喷嘴(专利号ZL00 2 30305.1)。后者旋流效率更高，因而雾化能耗更低，其结构参见该专利说明书附图。

在用于气体或液体中含有固体颗粒、特别是过程中有固体产物生成的场合，固体颗粒可能滞留在丝网除沫器2的网孔中而堵塞流动通道，导致阻力增大，且清理困难。在这样的情况下，不宜使用丝网除沫器，而用内置湿式旋风分离器代替。图3是用内置湿式旋风分离器9代替了图1中的丝网除沫器2后的大气量气液撞击流反应器结构示意图。对于前述可以不安装丝网除沫器2的场合，也就不需要使用内置湿式旋风分离器9。

具体实施方式：

大气量气液撞击流反应器连续操作；所有撞击流组件I、II…等中的各对撞击流为并流，即，整个反应器中的流动结构实质上是单级撞击流。工作时，对每一组件，工艺气体GF分成六股，以基本相同的流量分别按箭头所示方向高速流动通过六根气体导管5；工艺液体或液固悬浮体LF则通过高压进液管7送至压力雾化喷嘴6，喷雾成微滴状，与工艺气体形成气液悬浮体，一起射出气体导管，进入相应子吸收室的空腔，每一对悬浮体流在相应气体导管5连轴线中心处相向撞击，形成高度湍动、强化传质的撞击区IZ，并在其中完成气液反应或化学吸收作业；如果工艺气体GF中含有固体颗粒，在撞击区IZ强烈的混合接触条件下液体微滴通过碰撞、接触吸附在固体颗粒表面，使其充分润湿且粒径一定程度地长大。反应或吸收后气体合并、向上流动；液滴或液固悬浮体细滴则分三部分：少部分直接依靠重力下落；大部分由气体挟带向上运动，碰撞除沫挡板8后并聚，沿除沫挡板8外沿下流；还有少部分被气体一直挟带到塔体1内上部，在丝网除沫器2上或者通过湿式旋风分离器9与气体分离。丝网除沫器2分离的液体沿塔体1内壁下流；如果采用湿式旋风分离器9，则分离下来的液固悬浮体通过该分离器的下排液管流到最上层除沫挡板8上，然后沿除沫挡板上表面径向向外流动，经挡板外沿下流。这三部分液体最后在塔体1底部汇集，经排液管4放出，送至后工序处理。为使装置内气体与大气隔绝，排液管4下游可设置液封机构；因其不属本实用新型范围，图1中未绘出。经过除沫挡板8和丝网除沫器2或湿式旋风分离器9基本上完全分离了液体或悬浮体细滴后的气体向上流动，通过排气管3排出。根据工艺安排，排出气体或送去进一步处理，或放空。

与现有的类似技术装备相比，本实用新型大气量气液撞击流反应器最突出的优点是：(1)通过每一撞击流组件包含沿塔体圆周均布的三对六流撞击流的安排，避免了任何两对撞击流流动轴正交，从而避免撞击流间相互干扰，保证撞击流强化相间传递的优越性质得以充分发挥，大幅度提高吸收效率；(2)每一撞击流组件包含沿塔体圆周均布的三对六流撞击流的安排同时还使装置处理气量的能力增大了50％。除此以外，本实用新型大气量气液撞击流反应器保持了申请号为200520136445.9的申请实用新型专利“组合多功能气液撞击流反应器”的所有优点，例如兼具气液化学反应和高效除尘功能；压力雾化高效率节能；无因雾滴碰撞管壁引起的传质相界面积损失和液体反应剂浪费；内部构件少减轻结垢和积垢易清洗等。

Claims

1.大气量撞击流气液反应器，其特征在于它由塔体(1)和在塔体(1)不同高度处安装的(I)、(II)等若干组撞击流组件两大部分组成；塔体(1)是直立圆筒，其上部拱形或倒锥形顶盖上面连接排气管(3)，近底部处侧壁设有排液管(4)；撞击流组件(I)、(II)…等每一组件的构成、所包含各部件结构尺寸和工作原理都相同；每一组件包括六根沿塔体圆周均布气体导管(5)、同轴安装在每根气体导管(5)内出口处的压力雾化喷嘴(6)、与压力雾化喷嘴(6)相连的高压进液管(7)和安装在塔体1内每一组六根气体导管上方的除沫挡板(8)；每一撞击流组件中的六根气体导管(5)分为三对，每对同轴，沿圆周均布；每对同轴气体导管在塔体(1)内的出口相距一定的距离；每根气体导管安装的一个或多个一组雾化喷嘴，其方向与气体导管同轴、喷出口朝向塔体(1)的中心轴。