CN202212098U

CN202212098U - 一种自吸式气液传质反应器

Info

Publication number: CN202212098U
Application number: CN2011202752353U
Authority: CN
Inventors: 郭兵兵
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2021-08-01

Abstract

本实用新型公开了一种自吸式气液传质反应器，包括环状内筒填料转子、电机及轴承、喷淋管、外筒、螺旋叶片，环状内筒填料转子与电机轴承连接，环状内筒由内壁、填料和外壁构成，填料设置在内壁和外壁之间，喷淋管位于内筒中心，喷淋管分布有若干喷淋口；环状内筒内壁分布设置螺旋叶片，环状内筒填料转子、螺旋叶片和喷淋管设于外筒内。本实用新型自吸式气液传质反应器具有自引起功能，在离心力作用下，气液传质效率极高，减少了床层体积。本实用新型可用于气体吸收，有机溶剂回收，恶臭污染治理等方面。

Description

一种自吸式气液传质反应器

技术领域

本实用新型涉及一种气液传质反应器，特别是自吸式气液传质反应器，可用于液体吸收气体的领域和废气吸收领域。

背景技术

在炼油、化工等领域，通常涉及到吸收工艺，通常的吸收过程，该过程一般在吸收塔内进行，吸收塔内装有填料，该方法简单，可操作性强。但吸收塔也存在明显的缺点，就是吸收效率低，塔体积较大。与传统技术相比，超重力场旋转床传质设备，具有传质强度高、设备尺寸小、物料停留时间短、持液量少、不液泛等特点。

通常超重力场旋转床设备由外壳、转子（反应床层）和电机等部件构成，转子多采用多孔介质，物料在此进行传质和反应。气相需用风机输送，特别是气液逆流状态时由于液相利用离心场进行分散，气相尽管密度小、受离心场作用小，但旋转床层仍然会对气相产生较大阻力，所以必须配备风机、液泵才能实现物料输送。

US4382900公开了一种典型的逆流旋转床结构；SU127408公开了一种典型的多层旋转床结构；CN1059105A、CN1062098A、CN1428189A、CN2523482Y、CN1415396A、CN2221437Y、CN2229833Y、CN2654194A等所公开的旋转床设备由外壳、转子和电机等部件构成；CN1608715A公开了一种脱除气相中杂质的方法，增加了除雾结构，同时使用两种不同规格的填料，以减少固体物质对填料层的堵塞；CN1686591A、CN2768867Y公开了一种多层折流式超重力旋转床装置，由多层折流圈构成，折流圈由动折流圈、静折流圈组成。CN1743064A公开了一种在超重力场中进行催化反应的方法。CN1611293A公开了一种超重力场旋转床传质与反应设备，转子分为逆流、顺流两个床层区域，设置了旋转除沫器。CN1060415A公开了一种转动布液式旋转床装置。CN2581060Y公开了一种旋转床超重力多相反应器，采用了螺旋通道型旋转床，螺旋线为阿基米德螺旋线，可获得较长的气液两相接触路径，但阻力大、无抽吸能力，特别是气相多含固体颗粒、因而易堵塞床层。

CN92100093.6公开了一种带有抽吸装置的超重力场装置，CN95107423.7公开了一种错流旋转床超重力装置，在转子轴上设置叶轮，液体，填料层均固定与转轴上，该专利具有气体自吸功能，但在用于具有腐蚀性液体时，极易发生堵塞，检修不便，导致净化效率下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种自吸式气液传质反应器，用于高效进行气液传质反应，用于气体吸收特别是含硫含烃组分吸收领域。有效解决传统吸收器无自吸功能，喷淋管易堵塞，检修不便的问题。

本实用新型自吸式气液传质反应器，包括环状内筒填料转子、电机及轴承、喷淋管、外筒，还包括螺旋叶片。环状内筒填料转子与电机轴承连接，环状内筒由内壁、填料和外壁构成，填料设置在内壁和外壁之间，喷淋管位于内筒中心，喷淋管分布有若干喷淋口。环状内筒内壁分布设置螺旋叶片，起到引气排风作用。环状内筒填料转子、螺旋叶片和喷淋管设于外筒内。外筒设置废气进口和洗吸收液排液口。排气口设置在螺旋叶片排气对应的外筒上。

本实用新型自吸式气液传质反应器中螺旋叶片为本实用新型的发明点，螺旋叶片固定在环状内筒填料转子内壁上，叶片可为连续分布的螺旋叶片，也可为一般风机叶片，叶片按其形状分有径向、前弯、后弯和机翼形等适宜结构。与一般径向叶片固定于转轴不同的是，本实用新型叶片均固定于填料环状内壁上，可根据设备规模的实际情况决定固定叶片的层数和叶片数量。一般1～10层，优选2～5层，每层叶片1～8个，优选3～5个。连续的螺旋叶片则每层1片，可盘旋多层。固定于填料环状内壁的螺旋叶片在填料转动时随之旋转，在叶片作用下，内壁中心的气体被压缩排出反应器，同时气体从环状填料层外壁被引入填料层，直至通过填料进入环状填料层内壁筒内，然后再被排出反应器。本实用新型螺旋叶片的作用同时也可将喷淋管喷淋的液体加速甩到填料层内，进一步提高传质效率。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，环状内筒填料转子由外壁、填料层、内壁组成。外壁和内壁由均匀多孔圆筒、筛网、格栅等任一种或几种的组合而成，使用多孔圆筒时，多孔圆筒孔眼直径3mm～50mm之间，优选5mm～30mm；使用筛网时，选择网眼范围0.5～50mm。格栅间隔3mm～50mm之间，优选5mm～30mm；孔眼、格栅或网眼直径不能太小，否则阻力降增加，孔眼、格栅或网眼直径过大，支撑强度不够，在离心力作用下易被损坏；孔眼开孔率一般应大于0.5％，一般在3％～80％较好，优选5％～50％。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，环状内筒填料转子上、下两端设置环状盖板与外壁和内壁无缝对接。外壁和内壁中间装填填料，填料为常规市售的各种硬质填料，包括金属、陶瓷和塑料等材质的鲍尔环、拉西环、矩鞍环、塑料球型、陶粒、鞍形、开孔环类型、半环、阶梯环、双弧、海尔环、共轭环、扁环、花环、空心球等填料。填料装填高度与环宽比为0.5：1～5：1，优选1：1～3：1。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，喷淋管位于环状填料层螺旋叶片中心，液体从喷淋管进入，通过喷淋管上的喷孔喷出，喷淋到螺旋叶片上，通过螺旋叶片旋转，将液体甩到填料上。喷淋孔均匀分布于喷淋管上，喷淋管应直通到环状填料层底部，可使喷淋更加均匀。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，外筒将环状内筒填料转子、螺旋叶片、电机及轴承、喷淋管包围在内部，形状可为圆柱体、立方体等各种适宜形状，当环状填料转子垂直转动时，废气入口可分布在圆柱体、立方体等的侧面、上部的任意方向。液体排放口位于外筒下部边缘的任意方向，液体排放口处到外筒边缘处的环状部分应比液体排放口到电机转轴中心环状部分低凹，便于缓冲排液。当环状填料转子横向转动时，废气入口可分布在圆柱体、立方体等的左侧或右侧的任意方向。本实用新型中，废气入口的流速应低于10m/s，优选1～5m/s。在低流速下，增加废气处理量。液体排放口位于外筒底部最低点任意方向。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，电机转轴与外筒连接为轴承连接，与内筒环状填料转子为固定连接，电机转轴转动时，带动环状填料转子旋转，外筒并不旋转。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，废气在填料环状内壁叶轮的作用下，从内筒环状填料转子中心引出，最终在外筒上部或左右两侧排出。废气出口与外筒固定连接，与内筒轴承连接。本实用新型中，废气出口的流速应低于10m/s，优选1～5m/s。在低流速下，可保证废气出口压力降足够低，增加废气处理量。

本实用新型自吸式气液传质反应器中，用于提高环状内筒填料转子旋转动力的电机为本领域内常规设备，优选选择调频电机。调频电机可根据废气量的不同而时时调整转速，这样即可全部处理所排放废气，又达到节能效果。

本实用新型自吸式气液传质反应器处理废气的处理方法时包括如下内容：使用本实用新型自吸式气液传质反应器，废气从外筒侧面或上部进入外筒内部，然后通过环状内筒填料转子与填料内部的吸收液逆向流动，废气中污染物被吸收液吸收，然后废气在环状内筒填料转子内壁的螺旋叶片作用下，由中心管排出反应器。

本实用新型自吸式气液传质反应器，在环状内筒填料转子内壁有固定的螺旋叶片，在填料转子转动时，固定在填料转子内壁的叶片随之转动，从而产生气体推动力，无需专用动力即可处理各种废气。该废气处理设备占地小，吸收效率高，而且维修方便。本实用新型与本领域内类似反应器不同的是作为动力的叶片分布于环状内筒填料转子内壁，由于叶片分布于整个喷淋管所在的填料内壁，吸收液在喷淋时，首先落于叶片上，叶片旋转时，同时将喷淋液甩到填料层，可使喷淋液在填料各部分能均匀分布。

本实用新型可以用于各类可吸收污染物的净化处理，如恶臭净化、油气回收等领域。本实用新型最适合处理小规模高浓度污染物净化和废气吸收处理。

附图说明

图1是本实用新型自吸式气液传质反应器一种结构示意图。

图2是本实用新型自吸式气液传质反应器另一种结构图。

图3是本实用新型自吸式气液传质反应器中叶轮一种结构示意图。

图4是本实用新型自吸式气液传质反应器中叶轮另一种结构示意图。

图5为本实用新型自吸式气液传质反应器中填料在填料转子内的装填形状示意图。

其中：1－废气进口；2－填料转子外壁；3－填料层；4－填料转子内壁；5－螺旋叶片；6－气体出口；7－液体喷淋口；8－液体导管；9－反应器外壁；10－液体排放口；11－转轴密封；12－转轴；13－电机。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型自吸式气液传质反应器技术内容和效果。如图1和图2所示，本实用新型一种自吸式气液传质反应器处理废气过程如下：废气从废气进口1进入反应器内，首先通过填料转子外壁2的空隙进入填料层3，与逆流进入填料的吸收液进行接触吸收，被吸收后的净化气通过填料转子内壁4进入填料转子中心，在螺旋叶片5的作用下，产生推动力，最后通过气体出口6排出。吸收液通过液体导管8进入反应器，通过液体喷淋口7喷淋在叶轮上，然后在叶轮的转动下被均匀地甩入填料层3与废气逆流吸收。吸收后的液体通过填料转子外壁空隙自流进入反应器外壁9底部，最后通过底部液体排放口排出。填料转子的底部与转轴12固定，通过电机13带动转轴12转动，进而使填料转子转动。最终达到填料转子自动吸气功能。

图1和图2的区别在于转子转动方向不同。通过本实用新型叶轮设置，竖向转动和横向转动效果无区别，仅仅在于电机设置方向不同。若无该叶轮设置，则图1的竖向转动气液分布较差。

图3、图4为叶轮设置方式，图3为通常的叶轮方式，设置较少的叶片即可达到要求。图4为连续盘旋叶轮，可使喷淋液到转子层更均匀，传质效果更佳。

图5为填料在填料转子内的装填形状，可均匀分布于填料转子内2～6个格子内。

下面以实施例1和实施例2进行应用本实用新型的应用效果。

以下实施例1中，吸收液采用碱性水溶液，碱性水溶液使用氢氧化钠水溶液、碳酸钠水溶液等，浓度0.1％～30％（wt），碱性水溶液的pH值一般控制为7.5~14，pH值降至7.5以下时，通过更换或补充新鲜碱液进行调整。碱性水溶液中加入适宜的添加剂，如为了提高对有机硫化物的处理效果，可以添加少量具有催化作用的金属化合物等。

和实施例2中，吸收液采用馏分油，馏程220～370℃，吸收温度0～30℃，吸收废气的馏分油进入下游装置进行加工提炼。

实施例1

某企业粗柴油储罐散发废气主要恶臭污染物组成如表1所示，压力为常压。采用本实用新型自吸式气液传质反应器进行脱硫处理，填料转子中安装叶片状叶轮，以氢氧化钠水溶液为吸收液，吸收液中加入少量次氯酸钠，当溶液pH值降至9时补充更换新鲜碱液。填料塔内装填Dg25塑料鲍尔环，平均废气体积空速为1500h^-1，排气中各种组分浓度见表1，其中硫化氢和有机硫化物全部处理干净，环流反应器排液口每天可回收油10～20kg。

表1 实施例1废气处理结果。

主要恶臭物种类	处理前浓度（mg/m³）	处理后浓度（mg/m³）
			硫化氢	150000	<1
有机硫化物	10~200	<1

实施例2

某装置产生的含烃类废气浓度400000mg/m³，有机硫化物1000mg/m³，微正压，采用本实用新型自吸式气液传质反应器进行吸收净化，采用柴油作为吸收剂，馏程220～360℃，温度15～20℃，柴油连续流动。反应器中叶轮如图4所示方式，净化后，烃类废气浓度减少至1％（v/v），烃类回收率可达97.5％，有机硫化物浓度可小于1 mg/m³，净化率99.9%。

表2 实施例2废气处理结果

主要恶臭物种类	处理前浓度（mg/m³）	处理后浓度（mg/m³）
			有机硫化物	1000	<1
VOC	400000	<10000

Claims

1.一种自吸式气液传质反应器，包括环状内筒填料转子、电机及轴承、喷淋管、外筒，其特征在于：还包括螺旋叶片，环状内筒填料转子与电机轴承连接，环状内筒由内壁、填料和外壁构成，填料设置在内壁和外壁之间，喷淋管位于内筒中心，喷淋管分布有若干喷淋口；环状内筒内壁分布设置螺旋叶片，环状内筒填料转子、螺旋叶片和喷淋管设于外筒内。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：外筒设置废气进口和洗吸收液排液口，排气口设置在螺旋叶片排气对应的外筒上。

3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：螺旋叶片为连续分布的螺旋叶片，或者是风机叶片，叶片按其形状分有径向、前弯、后弯或机翼形。

4.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于：螺旋叶片为1～10层，每层叶片1～8个。

5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：环状内筒填料转子由外壁、填料层、内壁组成，外壁和内壁由均匀多孔圆筒、筛网、格栅的一种或几种组合而成。

6.按照权利要求5所述的反应器，其特征在于：多孔圆筒孔眼直径为3mm～50mm之间；筛网的网眼范围为0.5～50mm；格栅间隔为3mm～50mm之间。

7.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：环状内筒填料转子上、下两端设置环状盖板与外壁和内壁无缝对接，外壁和内壁中间装填填料，填料装填高度与环宽比为0.5：1～5：1。

8.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：喷淋管位于螺旋叶片中心，喷淋孔均匀分布于喷淋管上，喷淋管直通到环状填料层底部。

9.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：外筒将环状内筒填料转子、螺旋叶片、电机及轴承、喷淋管包围在内部，外筒形状为圆柱体或立方体。

10.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：电机转轴与外筒连接为轴承连接，电机转轴与内筒环状填料转子为固定连接。