CN209052641U - 用于提纯生物质气的洗涤装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于提纯生物质气的洗涤装置，在本实用新型中，喷淋罐前后依次分为清水喷淋段、碱液喷淋段和有机溶剂喷淋段，每个喷淋段至少设置两个喷淋单元；每个喷淋单元上方设有喷淋头，且上部通过连通管与相邻的喷淋单元连通；每个喷淋段底部与排液管相通，排液管上设有液位控制阀；将生物质气通入喷淋罐中的清水喷淋段，首先在首个喷淋单元内，生物质气自下而上经过喷淋桶，喷淋头自上而下在喷淋桶内喷洒清水，生物质气与清水充分接触后，进入下一个喷淋单元重复上述过程，然后进入下一喷淋段；同理在碱液喷淋段和有机溶剂喷淋段经过喷淋洗涤后得到提纯后的生物质气。本实用新型针对生物质气的提纯效果好，且便于操作、安全且成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种洗涤装置，具体涉及一种用于提纯生物质气的洗涤装置。属于气体净化提纯技术领域。
背景技术
生物质气作为一种新型高效的可再生绿色能源，具有广阔的发展空间和多重的经济环境效益。目前，通过开发沼气发电、沼气制热等资源化利用技术，将生物质气作为燃料，可减少温室气体(GHG)、微小颗粒和氮氧化合物的排放。但是，填埋场以及污水处理厂污泥厌氧消化产生的生物质气除主要组分甲烷外，还含有灰尘、硫化氢、二氧化碳、硅醇和硅氧烷等其他成分，这些杂质的存在严重影响生物质气使用，阻碍生物质气的使用价值。
生物质气中对人体危害比较大的杂质主要是硫化氢和硅氧烷。硫化氢是一种神经毒气，会威胁人的生命和身体健康；硫化氢和水共同作用形成强酸，会引起设备和管道的强烈腐蚀；另外，硫化氢燃烧后生成的SO2，与燃烧产物中的水蒸气结合成亚硫酸，使设备的金属表面产生腐蚀，并且还会造成对大气环境的污染。燃烧含挥发性硅氧烷的生物气会在内燃机内壁表面产生二氧化硅层，二氧化硅覆盖层将缩短发动机的使用时间，提高更换气缸盖和火花塞的频率。近几年来，丹麦环境保护局、美国环保局和康宁公司和加拿大政府都有关于硅氧烷危害人体健康的报道。
目前，针对该问题，授权公告号为CN102382701B、公开日期为2012年03月21日的中国发明专利公开了一种稳定连续脱除可燃气体中硅氧烷的装置，该装置需要在低温下进行，要进行制冷，能耗高，成本高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于提纯生物质气的洗涤装置，针对生物质气的提纯效果好，且便于操作、安全且成本低。
为实现上述目的，本实用新型采用的用于提纯生物质气的洗涤装置，包括卧式的喷淋罐，喷淋罐前后依次分为清水喷淋段、碱液喷淋段和有机溶剂喷淋段，相邻的喷淋段由隔板隔开，且每个喷淋段至少设置两个喷淋单元；每个喷淋段的下部存储喷淋液，相邻的喷淋单元之间设有挡板，挡板上部固定在所述喷淋罐顶部、下端位于喷淋液的液面下方；每个喷淋单元上方均设有喷淋头，且上部通过连通管与相邻的喷淋单元连通；
所述清水喷淋段中的首个喷淋单元上方设有原料气进气口，所述有机溶剂喷淋段中的最后一个喷淋单元上方设有净化气出气口；
清水喷淋段中的喷淋头Ⅰ与清水管路连接、并设有流量控制阀Ⅰ控制喷淋头Ⅰ流量，所述碱液喷淋段中的喷淋头Ⅱ与碱液管路连接、并设有流量控制阀Ⅱ控制喷淋头Ⅱ流量，所述有机溶剂喷淋段中的喷淋头Ⅲ与有机溶剂管路连接、并设有流量控制阀Ⅲ控制喷淋头Ⅲ流量；
每个喷淋段底部设有排液口、并与排液管相通，排液管上设有液位控制阀。
进一步的，每个喷淋单元顶部设有竖直的喷淋桶，该喷淋桶上端封闭、顶部通过所述连通管与相邻的喷淋单元连通；喷淋头位于该喷淋桶的上部，喷淋桶的下端开放、并位于喷淋液的液面上方。
进一步的，所述喷淋桶下部内置有填料层，填料层内填充空心多面球。
进一步的，所述净化气出气口位置设有压力控制阀门。
进一步的，所述清水喷淋段、碱液喷淋段和有机溶剂喷淋段外部设有液位计。
进一步的，所述喷淋罐通过导线接地；所述碱液喷淋段与有机溶剂喷淋段外部设置保温层；所述挡板为布气挡板，所述隔板为经过防腐处理的板。
本实用新型通过采用三段喷淋洗涤法提纯生物质气，脱除生物质气中的灰尘、硫化氢、二氧化碳和硅氧烷，得到净化的生物质气，硅氧烷的脱除率可达90％以上，硫化氢和二氧化碳的脱除率均超过97％；通过一罐多段，实现多种目的的洗涤在同一罐体中进行，有效的缩小了喷淋罐的体积，减小了占地面积，节省了投资；且与现有的方法相比具有操作条件简单、处理成本低等优点。本实用新型对减少大气污染、优化能源结构具有重要意义。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图中：
1.喷淋罐，11.清水喷淋段，12.碱液喷淋段，13.有机溶剂喷淋段，14.液面，1a.原料气进气口，1b.净化气出气口；
2.挡板；
3.隔板；
4.喷淋桶，41.填料层，42.连通管；
51.喷淋头Ⅰ，52.喷淋头Ⅱ，53.喷淋头Ⅲ；
61.清水管路，62.碱液管路，63.有机溶剂管路；
71.流量控制阀Ⅰ，72.流量控制阀Ⅱ，73.流量控制阀Ⅲ；
8.排液管，81.液位控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种用于提纯生物质气的洗涤装置，包括卧式的喷淋罐1，喷淋罐1前后依次分为清水喷淋段11、碱液喷淋段12和有机溶剂喷淋段13，相邻的喷淋段由隔板3隔开，且每个喷淋段至少设置两个喷淋单元；每个喷淋段的下部存储喷淋液，清水喷淋段11下部存储清水，碱液喷淋段12下部存储碱液，有机溶剂喷淋段13下部存储有机溶剂；相邻的喷淋单元之间设有挡板2，挡板2上部固定在喷淋罐1顶部、下端位于喷淋液的液面14下方，从而将喷淋单元的气体隔绝开来；每个喷淋单元上方设有喷淋头，喷淋头喷出液体，且喷淋单元上部通过连通管42与相邻的喷淋单元连通；由于设置了多个喷淋单元，这些喷淋单元分割出多个气体流通通道，增加气体在喷淋罐1里的行程，形成多次喷淋作业，以达到更好的气体净化效果；
清水喷淋段11中的首个喷淋单元上方设有原料气进气口1a，有机溶剂喷淋段13中的最后一个喷淋单元上方设有净化气出气口1b；在图1给出的实施例中，每个喷淋段设置了两个喷淋单元，有机溶剂喷淋段13为了保证第二个喷淋单元，即最后一个喷淋单元的有效性，将净化气出气口1b与第二个喷淋单元通过挡板2隔离开来；除此以外，也可以直接将最后一个喷淋单元导出的连通管42与净化气出气口1b相通；
清水喷淋段11中的喷淋头Ⅰ51与清水管路61连接、并设有流量控制阀Ⅰ71控制喷淋头Ⅰ51的流量，碱液喷淋段12中的喷淋头Ⅱ52与碱液管路62连接、并设有流量控制阀Ⅱ72控制喷淋头Ⅱ52的流量，有机溶剂喷淋段13中的喷淋头Ⅲ53与有机溶剂管路63连接、并设有流量控制阀Ⅲ73控制喷淋头Ⅲ53的流量；即每个喷淋单元中设有一个喷淋头，每个喷淋头都有流量控制阀控制其流量，图1给出的实施例中，设有两个喷淋单元，为了防止设置多余的流量控制阀造成浪费，可以在每个喷淋段中的对应的主管路中设置一个流量控制阀，在其中一个与单个喷淋头连接的支管路中设置一个流量控制阀，这样既可以控制主管路的流量，也可以控制支管路的流量；
每个喷淋段底部设有排液口、并与排液管8相通，排液管8上设有液位控制阀81，通过控制液位控制阀81，来控制每个喷淋段中液面14的高度，以使挡板2下端位于液面14以下。
将生物质气原料通过原料气进气口1a注入进清水喷淋段11，依次经过其中的每个喷淋单元，在每个喷淋单元中，喷淋头Ⅰ51喷出清水，除去气体中的灰尘、大部分硫化氢、少量二氧化碳和极少量硅氧烷；然后生物质气再注入进碱液喷淋段12，依次经过其中的每个喷淋单元，在每个喷淋单元中，喷淋头Ⅱ52喷出碱液，除去生物质气中的剩余的硫化氢、二氧化碳和少量硅氧烷；最后生物质气进入有机溶剂喷淋段13，依次经过其中的每个喷淋单元，在每个喷淋单元中，喷淋头Ⅲ53喷出有机溶剂，除去生物质气中的剩余硅氧烷，该硅氧烷包括六甲基二硅氧烷(L2)、八甲基三硅氧烷(L3)、十甲基四硅氧烷(L4)、六甲基环三硅氧烷(D3)、八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)、十二甲基环六硅氧烷(D6)；最后，得到提纯后的生物质气，并从净化气出气口1b导出。
为了提高喷淋洗涤效果，进一步的，如图1所示，每个喷淋单元顶部设有竖直的喷淋桶4，该喷淋桶4上端封闭、顶部通过连通管42与相邻的喷淋单元连通；喷淋头位于该喷淋桶4的上部，喷淋桶4的下端开放、并位于喷淋液的液面14上方；采用这样的设计，生物质气自喷淋桶4的下端进入喷淋桶4内，调节喷淋头，使喷淋头的喷洒范围覆盖喷淋桶4的横截面，喷淋头自上而下喷洒喷淋液，气体与喷淋液逆向流动，可极大提高喷淋液对灰尘或气体的吸收效果。
为了更进一步的提高喷淋液的吸收效果，喷淋桶4下部内置有填料层41，填料层41内填充空心多面球，空心多面球具有气速高，叶片多，阻力小、比表面积大的特点，可使气液交换更加充分。
进一步的，净化气出气口1b位置设有压力控制阀门，从而可以控制喷淋罐1内气体压力，使气液交换充分。
进一步的，清水喷淋段11、碱液喷淋段12和有机溶剂喷淋段13外部设有液位计，可以用来观察每个喷淋段下部的废液的液面14高度。
进一步的，喷淋罐1通过导线接地，由此防止静电的产生。碱液喷淋段12与有机溶剂喷淋段13外部设置保温层，对喷淋液起到保温作用。挡板2为布气挡板，隔板3进行防腐处理。
一种用于提纯生物质气的洗涤方法，本方法可以基于上述洗涤装置，也可以采用其他洗涤装置，包括如下步骤：
S1:将生物质气通入喷淋罐1中的清水喷淋段11，首先在首个喷淋单元内，生物质气自下而上经过喷淋桶4，喷淋头Ⅰ51自上而下在喷淋桶4内喷洒清水，生物质气与清水充分接触后，进入下一个喷淋单元重复上述过程，在该过程中除去气体中的灰尘、大部分硫化氢、少量二氧化碳和极少量硅氧烷；其中清水可以采用自来水即可，温度为室温；然后进入碱液喷淋段12；
S2:在碱液喷淋段12中，依次经过各个喷淋单元，并在每个喷淋单元中，生物质气自下而上经过喷淋桶4，喷淋头Ⅱ52自上而下在喷淋桶4内喷洒碱液，生物质气与碱液充分接触，除去生物质气中的剩余的硫化氢、二氧化碳和少量硅氧烷；然后进入有机溶剂喷淋段13；
S3:在有机溶剂喷淋段13，依次经过各个喷淋单元，并在每个喷淋单元中，生物质气自下而上经过喷淋桶4，喷淋头Ⅲ53自上而下在喷淋桶4内喷洒有机溶剂，生物质气与有机溶剂充分接触，除去生物质气中的剩余硅氧烷，然后自净化气出气口1b出来，得到提纯后的生物质气。
进一步的，碱液喷淋段12中所使用的碱液包括甲基二乙醇胺溶液和氢氧化钠溶液，且该碱液的PH值为10-12之间，温度为50-60℃，优选的，采用55℃；实际中，可以将甲基二乙醇胺溶液和氢氧化钠溶液经过混合，调节各自的比例，得到PH值为10-12之间的溶液，加热至50-60℃，进行喷淋作业，该碱液吸收效果更好。
进一步的，有机溶剂喷淋段13中所使用的有机溶剂为纯度为98％的正十四烷，温度为10-20℃，该温度状态下，对硅氧烷的吸收效果更好。
本实用新型通过采用三段喷淋洗涤法提纯生物质气，脱除生物质气中的灰尘、硫化氢、二氧化碳和硅氧烷，得到净化的生物质气，硅氧烷的脱除率可达90％以上，硫化氢和二氧化碳的脱除率均超过97％；通过一罐多段，实现多种目的的洗涤在同一罐体中进行，有效的缩小了喷淋罐1的体积，减小了占地面积，节省了投资；且与现有的方法相比具有操作条件简单、处理成本低等优点。本实用新型对减少大气污染、优化能源结构具有重要意义。
以下结合实施例及图1再次对本实用新型进行说明。
将硫化氢浓度58mg/Nm3、硅氧烷浓度为158mg/Nm3、二氧化碳体积百分含量为35％的生物质气由喷淋罐1的原料气进气口1a通入喷淋罐1的清水喷淋段11，在布气挡板和液面14的阻挡作用下，生物质气由清水喷淋段11的第一个喷淋单元中的喷淋桶4底部进入填料层41，清水经由流量控制阀Ⅰ71通过设置在喷淋桶4上部的喷淋头Ⅰ51喷出，气体与喷淋液形成逆流。由第一个喷淋单元喷射的清水进行洗涤，经过第一次洗涤的生物质气，进入第二个喷淋单元，进行第二次洗涤，然后进入碱液喷淋段12，吸收了灰尘、大部分硫化氢、少量二氧化碳和极少量硅氧烷的清水沉积在喷淋罐1的下部集液部分，用隔板3将其与其它喷淋液分割，当清水喷淋段11的集液部分的液面14高度达到设定值时，液位控制阀81打开，将吸收了杂质的清水排出并回收；需要注意的时，将液面14高度始终维持在布气挡板下端的上方。
甲基二乙醇胺溶液溶液和氢氧化钠溶液的混合液经由流量控制阀Ⅱ72通过设置在碱液喷淋段12第一个喷淋单元的中喷淋桶4内的喷淋头Ⅱ52喷出，与由下部进入的生物质气形成逆流，进行碱液洗涤，生物质气经过碱液喷淋段12的两个喷淋单元后进入有机溶剂喷淋段13。吸收了杂质的碱液沉积在碱液喷淋段12的集液部分，并经由液位控制阀81排除并回收。
正十四烷经由流量控制阀Ⅲ73通过设置在有机溶剂喷淋段13第一个喷淋单元中喷淋桶4内的喷淋头Ⅲ53喷出，进一步洗涤由下部进入的生物质气，去除剩余的硅氧烷。经过正十四烷喷淋段两个喷淋单元洗涤后的生物质气由净化气出气口1b排出，沉积在有机溶剂喷淋段13集液部分的正十四烷经由液位控制阀81排除并回收。
生物质气中硅氧烷在喷淋罐1中完成净化后，硫化氢脱除率98.18％，二氧化碳脱除率99.24％，硅氧烷的脱出率为90.68％。
Claims (6)
1.一种用于提纯生物质气的洗涤装置，其特征在于：包括卧式的喷淋罐(1)，喷淋罐(1)前后依次分为清水喷淋段(11)、碱液喷淋段(12)和有机溶剂喷淋段(13)，相邻的喷淋段由隔板(3)隔开，且每个喷淋段至少设置两个喷淋单元；每个喷淋段的下部存储喷淋液，相邻的喷淋单元之间设有挡板(2)，挡板(2)上部固定在所述喷淋罐(1)顶部、下端位于喷淋液的液面(14)下方；每个喷淋单元上方均设有喷淋头，且上部通过连通管(42)与相邻的喷淋单元连通；
所述清水喷淋段(11)中的首个喷淋单元上方设有原料气进气口(1a)，所述有机溶剂喷淋段(13)中的最后一个喷淋单元上方设有净化气出气口(1b)；
清水喷淋段(11)中的喷淋头Ⅰ(51)与清水管路(61)连接、并设有流量控制阀Ⅰ(71)控制喷淋头Ⅰ(51)流量，所述碱液喷淋段(12)中的喷淋头Ⅱ(52)与碱液管路(62)连接、并设有流量控制阀Ⅱ(72)控制喷淋头Ⅱ(52)流量，所述有机溶剂喷淋段(13)中的喷淋头Ⅲ(53)与有机溶剂管路(63)连接、并设有流量控制阀Ⅲ(73)控制喷淋头Ⅲ(53)流量；
每个喷淋段底部设有排液口、并与排液管(8)相通，排液管(8)上设有液位控制阀(81)。
2.根据权利要求1所述的一种用于提纯生物质气的洗涤装置，其特征在于：每个喷淋单元顶部设有竖直的喷淋桶(4)，该喷淋桶(4)上端封闭、顶部通过所述连通管(42)与相邻的喷淋单元连通；喷淋头位于该喷淋桶(4)的上部，喷淋桶(4)的下端开放、并位于喷淋液的液面(14)上方。
3.根据权利要求2所述的一种用于提纯生物质气的洗涤装置，其特征在于：所述喷淋桶(4)下部内置有填料层(41)，填料层(41)内填充空心多面球。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于提纯生物质气的洗涤装置，其特征在于：所述净化气出气口(1b)位置设有压力控制阀门。
5.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于提纯生物质气的洗涤装置，其特征在于：所述清水喷淋段(11)、碱液喷淋段(12)和有机溶剂喷淋段(13)外部设有液位计。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的一种用于提纯生物质气的洗涤装置，其特征在于：所述喷淋罐(1)通过导线接地；所述碱液喷淋段(12)与有机溶剂喷淋段(13)外部设置保温层，所述挡板(2)为布气挡板，所述隔板(3)为经过防腐处理的板。
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| CN109233929A (zh) * | 2018-10-24 | 2019-01-18 | 常州工程职业技术学院 | 一种用于提纯生物质气的洗涤装置和洗涤方法 |
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