CN202823103U - 生物质燃气提纯吸收塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质燃气提纯吸收塔，塔体内腔的底部为集液槽，集液槽上方的塔体内沿径向设有填料层，填料层的上方设有液体再分布器，液体再分布器上方的塔体上设有液体入口，液体入口上装有液体分配管，液体分配管上装有液体分布器，液体入口上方的塔体内装有除沫器，塔体的顶端设有气体出口；集液槽的底板上设有液体出口，该液体出口与液体分配管通过管道连通，集液槽的底部设有气体进口，集液槽内装有螺旋形气管，该螺旋形气管上分布有气体分布器，该螺旋形气管的入口与气体进口相通。本实用新型能有效调整气流分布，延长气流通过时间，降低气流阻力，促使气流有序平稳流动，增加气液接触传质，消除“气窜”现象，提高吸收效率。

Description

生物质燃气提纯吸收塔

技术领域

本实用新型涉及一种用于净化沼气等生物质燃气中的二氧化碳、硫化氢、氨、氯化氢等副产气体的的吸收塔。

背景技术

生物质燃气是一种可再生能源，可以用于热电联产、汽车燃料和注入天然气管网等，由于石油和天然气价格的不断上涨，生物质燃气的纯化已经获得了更多的关注，其应用前景不可估量。根据制备方法可以将生物质燃气分为两大类，一种是生物质在高温缺氧条件下发生不完全燃烧和热解，产生的可燃气体，主要成分是一氧化碳、氢气、氮气等；一种是生物质在厌氧条件下被厌氧菌利用产生的沼气，主要成分是甲烷、二氧化碳、硫化氢、氨、氯化氢，由于沼气制备技术较为成熟，因此沼气在生物质燃气中占有较大比重。

根据最终用途，生物质燃气(特别是沼气)的前期处理步骤必不可少。生物质燃气中能源的含量与甲烷的浓度成正比，在纯化过程中通过脱除副产气体能使生物质燃气的能源含量增加。对于那些气体能源含量要求高的应用，如作为汽车燃料和注入天然气管网，生物质燃气就必须进行净化提纯处理，以除去二氧化碳、硫化氢、氨、氯化氢等副产气体。同时，有效处理回收的二氧化碳和硫化氢、氨、氯化氢等副产气体对减少环境污染、控制生产成本有重要意义。

生物质燃气净化提纯后使其产生了新的使用价值，然而净化提纯却增加了生物质燃气的生产成本，因此需要有一个优化的净化提纯过程，即整个净化提纯过程能耗低、效率高，并且气体中甲烷含量高，同时还要尽可能的减少净化提纯过程中的甲烷排放量。目前已经存在变压吸附(PSA)、膜分离、冷冻分离和溶剂吸收法等生物质燃气净化提纯技术，并且还在不断完善，溶剂吸收法处理相对简单，且成本相对较低，应用前景广泛。

吸收塔是生物质燃气溶剂吸收法工艺的主要设备，通常生物质燃气经过压缩后从吸收塔底部进入，溶剂从顶部进入进行反相流动吸收，为提高吸收效率，吸收塔常与液体再分布器和支承栅板等配合使用。

目前生物质燃气吸收塔的设计已经较为成熟，其外形多为圆柱形，主要由除沫器、喷头、液体分布器、填料层、支承栅板、支座等构成。如藤本雅树等发明的气体吸收塔(藤本雅树，田野龙海.气体吸收塔，专利号：CN1044599A.)、曾子平发明的低浓度二氧化硫吸收塔(曾子平，低浓度二氧化硫吸收塔，专利号：CN2555917Y.)等专利设计的吸收塔外观都为圆柱形，里面设置除沫器、喷头、液体分布器、填料层、支承栅板等组成。液体由塔上部液体分布器均匀喷洒到填料层上，靠重力作用沿填料表面呈膜流下。气体则在压强推动下，由塔的下部进入，穿过填料层的间隙，从塔顶排除。气液两相在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高变化。这样的设计目的是使液体与气体逆流接触，增加气液相的接触传质。但是存在以下问题，气液接触时间短，提纯效率低，气流阻力大，气流不能有序平稳的流动，存在气串的现象，溶剂用量大，塔内流体分布不均匀。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种能延长气液接触时间、液体用量少，提纯效率高的生物质燃气提纯吸收塔。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种生物质燃气提纯吸收塔，包括塔体(1)，所述塔体(1)内腔的底部为集液槽(1a)，所述集液槽(1a)上方的塔体(1)内沿径向设有填料层(4)，所述填料层(4)的上方设有液体再分布器(5)，所述液体再分布器(5)上方的塔体(1)的塔壁上设有液体入口，所述液体入口上装有液体分配管(7)，所述液体分配管(7)上装有液体分布器(6)，所述液体入口上方的塔体(1)内装有除沫器(8)，所述塔体(1)的顶端设有气体出口(1b)；

所述集液槽(1a)的底板上设有液体出口，该液体出口与液体分配管(7)通过管道(9)连通，所述集液槽(1a)的底部设有气体进口(1c)，所述集液槽(1a)内沿径向设有支撑栅板(10)，所述支撑栅板(10)上装有螺旋形气管(11)，该螺旋形气管(11)上分布有气体分布器(12)，所述气体分布器(12)的气体入口与螺旋形气管(11)相通，该螺旋形气管(11)的入口与气体进口(1c)相通。

采用上述技术方案，支撑栅板位于集液槽的液面下，气体再分布器和螺旋形气管组合设计，能有效调整集液槽内的气流分布，延长气流通过时间，降低气流阻力，促使气流有序平稳流动，增加气液接触传质，消除“气窜”现象，提高吸收效率。解决了提纯效果差、用水量大、压力高等问题；集液槽中的液体出口通过管道与液体入口连通，通过液体分布器喷洒到填料层，气体在填料层与液体进行交换，液体在重力作用下，回到集液槽，一次进水后无需再次补水，富液可多次用于吸收过程，实现了该过程的连续循环操作，相对于现有技术体现出了经济性、环保性和灵活性。

在上述技术方案中，为了使得能更有效调整储液段的气流分布，延长气流通过时间，所述集液槽(1a)内设有两层支撑栅板(10)，该两层支撑栅板(10)上各装有一个螺旋形气管(11)，该两层支撑栅板(10)上的螺旋形气管(11)相通，并且该两层支撑栅板(10)上的螺旋形气管(11)上均分布有气体分布器(12)。

在上述技术方案中：所述气体分布器(12)包括两个同心的圆环管(12a、12b)、两个预分配管(12d)以及升气管(12c)，两个预分配管(12d)装在两个同心的圆环管(12a、12b)上，所述两个预分配管(12d)组成十字型，它们的交叉点与两个同心的圆环管(12a、12b)的圆心重合，两个预分配管(12d)的交叉处固定在螺旋形气管(11)上，并在它们的交叉处设有与螺旋形气管(11)相通的气体入口，所述预分配管(12d)以及两个同心的圆环管(12a、12b)上均分布有小孔，所述预分配管(12d)的两端与外圆环管(12b)相通，所述预分配管(12d)上的其中两个小孔与内圆环管(12a)相通，所述预分配管(12d)上的其他小孔以及外圆环管(12b)和内圆环管(12a)上的小孔上均装有升气管(12c)。

在上述技术方案中：为了方便安装，所述塔体(1)的底部设有安装支座(13)。

在上述技术方案中：所述集液槽(1a)的液体出口处设有防涡流器(14)。防涡流器能防止漩涡的产生，避免出口管处因液封作用受到破坏，减少容器内液面波动，维持工艺操作的稳定性。

在上述技术方案中：所述塔体(1)底部的塔壁上设有与集液槽(1a)相通的上液位孔(15a)和下液位孔(15b)，所述上液位孔(15a)位于下液位孔(15b)的上方。上液位孔和下液位孔可用于清洗塔体时注水，也可以液位孔中装液位计观察集液槽内的液位情况，方便调节集液槽内液位高度。

在上述技术方案中：所述所述集液槽(1a)上方的塔体(1)内设有四层填料支撑栅板(2)，每两层填料支撑栅板(12)之间设有一层填料层(4)，每层填料层(4)上方的填料支撑栅板(2)的下方装有液体再分布器(5)，所述液体分布器(6)位于最高层填料支撑栅板(2)的上方。设置多级吸收单元(填料层)，可根据需要进行增减，有利于简化流程和减少能耗，并有效降低成本和减少占地面积。

在上述技术方案中，所述塔体(1)的塔壁上装有上观察窗(3b)和下观察窗(3a)，所述上观察窗(3b)位于靠近液体分布器(6)的位置，所述下观察窗(3a)位于集液槽(1a)与最底层的填料支撑栅板(2)之间。观察窗可查看塔内液体的流动情况

在上述技术方案中：所述塔体(1)的顶部的塔壁上装有安全阀(10)。

在上述技术方案中：所述塔体(1)的内壁分布有锥形的凸点(16)。以消除液体在向下流动时往塔壁面的“弥散”现象；

有益效果：本实用新型能有效调整集液槽内的气流分布，延长气流通过时间，降低气流阻力，促使气流有序平稳流动，增加气液接触传质，消除“气窜”现象，提高吸收效率、消除液体在向下流动时往塔壁面的“弥散”现象。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图

图2为本实用新型的螺旋形气管在支撑栅板上的分布示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为升气管在预分配管上的分布示意图；

图5为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1-4所示，本实用新型的生物质燃气提纯吸收塔由塔体1、填料支撑栅板2、填料层4、液体再分布器5、液体分布器6、液体分配管7、除沫器8、管道9、支撑栅板10、螺旋形气管11、气体再分布器12、安装支座13、防涡流器14等部件组成。

所述塔体1为圆台形，其底部半径略大于上部半径，所述塔体1的底部设有安装支座13。所述塔体1内腔的底部为集液槽1a，所述集液槽1a的底板上设有液体出口，在该液体出口处装有防涡流器14，所述集液槽1a的底部设有气体进口1c，所述集液槽1a内沿径向设有支撑栅板10，支撑栅板10位于集液槽1a内的液面下，所述支撑栅板10上装有螺旋形气管11，该螺旋形气管11上分布有至少四个的气体分布器12，这里选择16个，所述气体分布器12的气体入口与螺旋形气管11相通，该螺旋形气管11的入口与气体进口1c相通。所述气体分布器12包括两个同心的圆环管12a、12b、两个预分配管12d以及升气管12c，两个预分配管12d装在两个同心的圆环管12a、12b上，所述两个预分配管12d组成十字型，它们的交叉点与两个同心的圆环管12a、12b的圆心重合，两个预分配管12d的交叉处固定在螺旋形气管11上，并在它们的交叉处设有与螺旋形气管11相通的气体入口，所述预分配管12d以及两个同心的圆环管12a、12b上均分布有小孔，所述预分配管12d的两端与外圆环管12b相通，所述预分配管12d上的其中两个小孔与内圆环管12a相通，所述预分配管12d上的其他小孔以及外圆环管12b和内圆环管12a上的小孔上均装有升气管12c。

所述塔体1底部的塔壁上设有与集液槽1a相通的上液位孔15a和下液位孔15b，所述上液位孔15a位于下液位孔15b的上方，所述上液位孔15a和下液位孔15b上装有阀门。其中下液位孔15b位于集液槽1a的液面下。上液位孔15a位于液面上。

所述所述集液槽1a上方的塔体1内由上到下设有四层填料支撑栅板2，每两层填料支撑栅板12之间设有一层填料层4，所述的填料层4可采用本领域常用的通用型填料，填料形状为鲍尔环，堆积方式为乱堆或齐堆，为避免操作中因气速波动而使填料被冲动及损坏，可以在填料层顶部设置填料压板或挡网，避免填料层结构及塔的性能急剧恶化而造成阻塞；所述的填料支承栅板2可采用本领域常用的耐腐蚀性材料，根据填料体积及持液量来确定其荷载和截面积；

每层填料层4上方的填料支撑栅板2的下方均装有液体再分布器5，

所述塔体1的上部的塔壁上设有液体入口，所述液体入口上装有液体分配管7，所述液体分配管7通过管道9与集液槽1a下部的液体出口连通，所述液体分配管7上装有液体分布器6，所述液体分布器6位于塔体1的中部，所述液体分布器6位于最上层填料支撑栅板2的上方，液体分布器6的其作用是提供精细雾化喷雾，可120度旋转淋洒，使用本领域常用的环管式孔管液体分布器，采用外界压力推动，确保喷淋密度范围在2.5-25m³/m²·h；

所述液体入口上方的塔体1内装有除沫器8，所述塔体1的顶端设有气体出口1b；所述塔体1的顶部的塔壁上还装有安全阀10。为了方便观察塔体1内的液体流动，所述塔体1的塔壁上装有上观察窗3b和下观察窗3a，所述上观察窗3b位于靠近液体分布器6的位置，所述下观察窗3a位于集液槽1a与最底层的填料支撑栅板2之间。为了避免液体在在向下流动时往塔壁面的“弥散”现象；所述塔体1的内壁分布有锥形的凸点16。

粗沼气中甲烷含量为60-70vol.％，二氧化碳含量为30-40vol.％。粗沼气由气体进口1c进入，进入螺旋形管路11上连接的气体分布器12，利用压强差的推动，在集液槽1a中与吸收液充分接触后上升进入填料层，在多级吸收单元中与填料和吸收液充分接触传质，即分别穿过吸收单元的填料支撑栅板2、填料层4、液体再分布器5的间隙，最后经过除沫器8后离开吸收塔。

吸收液由液体入口进入，通过液体分配管7输送到液体分布器6，液体分布器6可以120度旋转均匀淋洒到填料层4上，靠重力作用沿填料层4表面呈膜流下，分别穿过吸收单元的填料支撑栅板2、液体再分布器5的间隙、填料层4，进入集液槽1c，富液经过防涡流器14后，通过管道9再次回到液体分配管7，富液可多次循环用于沼气净化提纯。经过上述吸收塔净化提纯处理的粗沼气从塔顶排出后，甲烷含量可提高到97vol.％以上，二氧化碳含量低于3vol.％。

实施例2，如图5所示，其他结构与实施例1相同。所述集液槽1a内设有两层支撑栅板10，该两层支撑栅板10上各装有一个螺旋形气管11，该两层支撑栅板10上的螺旋形气管11相通，并且该两层支撑栅板10上的螺旋形气管11上均分布有气体分布器12。

本实用新型不局限于具体的实施方式，所述填料支撑栅板2的数量还可以增加，也就是说填料层4的数量还可以根据需要调整。

Claims (10)

1.一种生物质燃气提纯吸收塔，包括塔体(1)，其特征在于：所述塔体(1)内腔的底部为集液槽(1a)，所述集液槽(1a)上方的塔体(1)内沿径向设有填料层(4)，所述填料层(4)的上方设有液体再分布器(5)，所述液体再分布器(5)上方的塔体(1)的塔壁上设有液体入口，所述液体入口上装有液体分配管(7)，所述液体分配管(7)上装有液体分布器(6)，所述液体入口上方的塔体(1)内装有除沫器(8)，所述塔体(1)的顶端设有气体出口(1b)；

所述集液槽(1a)的底板上设有液体出口，该液体出口与液体分配管(7)通过管道(9)连通，所述集液槽(1a)的底部设有气体进口(1c)，所述集液槽(1a)内沿径向设有支撑栅板(10)，所述支撑栅板(10)上装有螺旋形气管(11)，该螺旋形气管(11)上分布有气体分布器(12)，所述气体分布器(12)的气体入口与螺旋形气管(11)相通，该螺旋形气管(11)的入口与气体进口(1c)相通。

2.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述集液槽(1a)内设有两层支撑栅板(10)，该两层支撑栅板(10)上各装有一个螺旋形气管(11)，该两层支撑栅板(10)上的螺旋形气管(11)相通，并且该两层支撑栅板(10)上的螺旋形气管(11)上均分布有气体分布器(12)。

3.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述气体分布器(12)包括两个同心的圆环管(12a、12b)、两个预分配管(12d)以及升气管(12c)，两个预分配管(12d)装在两个同心的圆环管(12a、12b)上，所述两个预分配管(12d)组成十字型，它们的交叉点与两个同心的圆环管(12a、12b)的圆心重合，两个预分配管(12d)的交叉处固定在螺旋形气管(11)上，并在它们的交叉处设有与螺旋形气管(11)相通的气体入口，所述预分配管(12d)以及两个同心的圆环管(12a、12b)上均分布有小孔，所述预分配管(12d)的两端与外圆环管(12b)相通，所述预分配管(12d)上的其中两个小孔与内圆环管(12a)相通，所述预分配管(12d)上的其他小孔以及外圆环管(12b)和内圆环管(12a)上的小孔上均装有升气管(12c)。

4.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述塔体(1)的底部设有安装支座(13)。

5.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述集液槽(1a)的液体出口处设有防涡流器(14)。

6.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述塔体(1)底部的塔壁上设有与集液槽(1a)相通的上液位孔(15a)和下液位孔(15b)，所述上液位孔(15a)位于下液位孔(15b)的上方。

7.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述集液槽(1a)上方的塔体(1)内由上到下设有四层填料支撑栅板(2)，每两层填料支撑栅板(12)之间设有一层填料层(4)，每层填料层(4)上方的填料支撑栅板(2)的下方均装有液体再分布器(5)，所述液体分布器(6)位于最高层填料支撑栅板(2)的上方。

8.根据权利要求7所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述塔体(1)的塔壁上装有上观察窗(3b)和下观察窗(3a)，所述上观察窗(3b)位于靠近液体分布器(6)的位置，所述下观察窗(3a)位于集液槽(1a)与最底层的填料支撑栅板(2)之间。

9.根据权利要求1-8任一项所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述塔体(1)的顶部的塔壁上装有安全阀(10)。

10.根据权利要求1所述生物质燃气提纯吸收塔，其特征在于：所述塔体(1)的内壁分布有锥形的凸点(16)。

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