專利名稱：一種自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，特別是自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，可用于液體吸收氣體的領(lǐng)域和廢氣吸收領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在煉油、化工等領(lǐng)域，通常涉及到吸收工藝，通常的吸收過(guò)程，該過(guò)程一般在吸收塔內(nèi)進(jìn)行，吸收塔內(nèi)裝有填料，該方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。但吸收塔也存在明顯的缺點(diǎn)，就是吸收效率低，塔體積較大。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)設(shè)備，具有傳質(zhì)強(qiáng)度高、設(shè)備尺寸小、物料停留時(shí)間短、持液量少、不液泛等特點(diǎn)。通常超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床設(shè)備由外殼、轉(zhuǎn)子(反應(yīng)床層)和電機(jī)等部件構(gòu)成，轉(zhuǎn)子多采用多孔介質(zhì)，物料在此進(jìn)行傳質(zhì)和反應(yīng)。氣相需用風(fēng)機(jī)輸送，特別是氣液逆流狀態(tài)時(shí)由于液相利用離心場(chǎng)進(jìn)行分散，氣相盡管密度小、受離心場(chǎng)作用小，但旋轉(zhuǎn)床層仍然會(huì)對(duì)氣相產(chǎn)生較大阻力，所以必須配備風(fēng)機(jī)、液泵才能實(shí)現(xiàn)物料輸送。US4382900公開(kāi)了一種典型的逆流旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)；SU127408公開(kāi)了一種典型的多層旋轉(zhuǎn)床結(jié)構(gòu)；CN1059105A、CN1062098A、CN1428189A、CN252;3482Y、CN1415396A、CN2221437Y、 CN2229833Y, CN2654194A等所公開(kāi)的旋轉(zhuǎn)床設(shè)備由外殼、轉(zhuǎn)子和電機(jī)等部件構(gòu)成； CN1608715A公開(kāi)了一種脫除氣相中雜質(zhì)的方法，增加了除霧結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用兩種不同規(guī)格的填料，以減少固體物質(zhì)對(duì)填料層的堵塞；CN1686591A、CN2768867Y公開(kāi)了一種多層折流式超重力旋轉(zhuǎn)床裝置，由多層折流圈構(gòu)成，折流圈由動(dòng)折流圈、靜折流圈組成。CN1743064A 公開(kāi)了一種在超重力場(chǎng)中進(jìn)行催化反應(yīng)的方法。CN161U93A公開(kāi)了一種超重力場(chǎng)旋轉(zhuǎn)床傳質(zhì)與反應(yīng)設(shè)備，轉(zhuǎn)子分為逆流、順流兩個(gè)床層區(qū)域，設(shè)置了旋轉(zhuǎn)除沫器。CN1060415A公開(kāi)了一種轉(zhuǎn)動(dòng)布液式旋轉(zhuǎn)床裝置。CN2581060Y公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)床超重力多相反應(yīng)器，采用了螺旋通道型旋轉(zhuǎn)床，螺旋線為阿基米德螺旋線，可獲得較長(zhǎng)的氣液兩相接觸路徑，但阻力大、 無(wú)抽吸能力，特別是氣相多含固體顆粒、因而易堵塞床層。CN92100093. 6公開(kāi)了一種帶有抽吸裝置的超重力場(chǎng)裝置，CN95107423. 7公開(kāi)了一種錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)床超重力裝置，在轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置葉輪，液體，填料層均固定與轉(zhuǎn)軸上，該專利具有氣體自吸功能，但在用于具有腐蝕性液體時(shí)，極易發(fā)生堵塞，檢修不便，導(dǎo)致凈化效率下降。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出一種自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，用于高效進(jìn)行氣液傳質(zhì)反應(yīng)，用于氣體吸收特別是含硫含烴組分吸收領(lǐng)域。有效解決傳統(tǒng)吸收器無(wú)自吸功能，噴淋管易堵塞，檢修不便的問(wèn)題。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，包括環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、電機(jī)及軸承、噴淋管、外筒，還包括螺旋葉片。環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸承連接，環(huán)狀內(nèi)筒由內(nèi)壁、填料和外壁構(gòu)成，填料設(shè)置在內(nèi)壁和外壁之間，噴淋管位于內(nèi)筒中心，噴淋管分布有若干噴淋口。環(huán)狀內(nèi)筒內(nèi)壁分布設(shè)置螺旋葉片，起到引氣排風(fēng)作用。環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、螺旋葉片和噴淋管設(shè)于外筒內(nèi)。外筒設(shè)置廢氣進(jìn)口和洗吸收液排液口。排氣口設(shè)置在螺旋葉片排氣對(duì)應(yīng)的外筒上。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中螺旋葉片為本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)，螺旋葉片固定在環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁上，葉片可為連續(xù)分布的螺旋葉片，也可為一般風(fēng)機(jī)葉片，葉片按其形狀分有徑向、前彎、后彎和機(jī)翼形等適宜結(jié)構(gòu)。與一般徑向葉片固定于轉(zhuǎn)軸不同的是，本實(shí)用新型葉片均固定于填料環(huán)狀內(nèi)壁上，可根據(jù)設(shè)備規(guī)模的實(shí)際情況決定固定葉片的層數(shù)和葉片數(shù)量。一般1 10層，優(yōu)選2 5層，每層葉片1 8個(gè)，優(yōu)選3 5個(gè)。連續(xù)的螺旋葉片則每層1片，可盤旋多層。固定于填料環(huán)狀內(nèi)壁的螺旋葉片在填料轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨之旋轉(zhuǎn)，在葉片作用下，內(nèi)壁中心的氣體被壓縮排出反應(yīng)器，同時(shí)氣體從環(huán)狀填料層外壁被弓I入填料層，直至通過(guò)填料進(jìn)入環(huán)狀填料層內(nèi)壁筒內(nèi)，然后再被排出反應(yīng)器。本實(shí)用新型螺旋葉片的作用同時(shí)也可將噴淋管噴淋的液體加速甩到填料層內(nèi)，進(jìn)一步提高傳質(zhì)效率。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子由外壁、填料層、內(nèi)壁組成。外壁和內(nèi)壁由均勻多孔圓筒、篩網(wǎng)、格柵等任一種或幾種的組合而成，使用多孔圓筒時(shí)， 多孔圓筒孔眼直徑3mm 50mm之間，優(yōu)選5mm 30mm ；使用篩網(wǎng)時(shí)，選擇網(wǎng)眼范圍0. 5 50mm。格柵間隔3mm 50mm之間，優(yōu)選5mm 30mm ；孔眼、格柵或網(wǎng)眼直徑不能太小，否則阻力降增加，孔眼、格柵或網(wǎng)眼直徑過(guò)大，支撐強(qiáng)度不夠，在離心力作用下易被損壞；孔眼開(kāi)孔率一般應(yīng)大于0.5%，一般在3 % 80 %較好，優(yōu)選5 % 50 %。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子上、下兩端設(shè)置環(huán)狀蓋板與外壁和內(nèi)壁無(wú)縫對(duì)接。外壁和內(nèi)壁中間裝填填料，填料為常規(guī)市售的各種硬質(zhì)填料，包括金屬、陶瓷和塑料等材質(zhì)的鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、矩鞍環(huán)、塑料球型、陶粒、鞍形、開(kāi)孔環(huán)類型、 半環(huán)、階梯環(huán)、雙弧、海爾環(huán)、共軛環(huán)、扁環(huán)、花環(huán)、空心球等填料。填料裝填高度與環(huán)寬比為 0. 5 :1 5 :1，優(yōu)選 1 :1 3 :1。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，噴淋管位于環(huán)狀填料層螺旋葉片中心，液體從噴淋管進(jìn)入，通過(guò)噴淋管上的噴孔噴出，噴淋到螺旋葉片上，通過(guò)螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，將液體甩到填料上。噴淋孔均勻分布于噴淋管上，噴淋管應(yīng)直通到環(huán)狀填料層底部，可使噴淋更加均勻。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，外筒將環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、螺旋葉片、電機(jī)及軸承、噴淋管包圍在內(nèi)部，形狀可為圓柱體、立方體等各種適宜形狀，當(dāng)環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子垂直轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，廢氣入口可分布在圓柱體、立方體等的側(cè)面、上部的任意方向。液體排放口位于外筒下部邊緣的任意方向，液體排放口處到外筒邊緣處的環(huán)狀部分應(yīng)比液體排放口到電機(jī)轉(zhuǎn)軸中心環(huán)狀部分低凹，便于緩沖排液。當(dāng)環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子橫向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，廢氣入口可分布在圓柱體、立方體等的左側(cè)或右側(cè)的任意方向。本實(shí)用新型中，廢氣入口的流速應(yīng)低于lOm/s，優(yōu)選1 5m/s。在低流速下，增加廢氣處理量。液體排放口位于外筒底部最低點(diǎn)任意方向。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與外筒連接為軸承連接，與內(nèi)筒環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子為固定連接，電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，外筒并不旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，廢氣在填料環(huán)狀內(nèi)壁葉輪的作用下，從內(nèi)筒環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子中心引出，最終在外筒上部或左右兩側(cè)排出。廢氣出口與外筒固定連接，與內(nèi)筒軸承連接。本實(shí)用新型中，廢氣出口的流速應(yīng)低于lOm/s，優(yōu)選1 5m/s。在低流速下，可保證廢氣出口壓力降足夠低，增加廢氣處理量。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中，用于提高環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的電機(jī)為本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)設(shè)備，優(yōu)選選擇調(diào)頻電機(jī)。調(diào)頻電機(jī)可根據(jù)廢氣量的不同而時(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，這樣即可全部處理所排放廢氣，又達(dá)到節(jié)能效果。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器處理廢氣的處理方法時(shí)包括如下內(nèi)容使用本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，廢氣從外筒側(cè)面或上部進(jìn)入外筒內(nèi)部，然后通過(guò)環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子與填料內(nèi)部的吸收液逆向流動(dòng)，廢氣中污染物被吸收液吸收，然后廢氣在環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁的螺旋葉片作用下，由中心管排出反應(yīng)器。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，在環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁有固定的螺旋葉片，在填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁的葉片隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生氣體推動(dòng)力，無(wú)需專用動(dòng)力即可處理各種廢氣。該廢氣處理設(shè)備占地小，吸收效率高，而且維修方便。本實(shí)用新型與本領(lǐng)域內(nèi)類似反應(yīng)器不同的是作為動(dòng)力的葉片分布于環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁，由于葉片分布于整個(gè)噴淋管所在的填料內(nèi)壁，吸收液在噴淋時(shí)，首先落于葉片上，葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)， 同時(shí)將噴淋液甩到填料層，可使噴淋液在填料各部分能均勻分布。本實(shí)用新型可以用于各類可吸收污染物的凈化處理，如惡臭凈化、油氣回收等領(lǐng)域。本實(shí)用新型最適合處理小規(guī)模高濃度污染物凈化和廢氣吸收處理。

圖1是本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器另一種結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中葉輪一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中葉輪另一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器中填料在填料轉(zhuǎn)子內(nèi)的裝填形狀示意圖。其中1 一廢氣進(jìn)口 ；2 —填料轉(zhuǎn)子外壁；3 —填料層；4 一填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁；5 —螺旋葉片；6 —?dú)怏w出口 ；7 —液體噴淋口 ；8 —液體導(dǎo)管；9 一反應(yīng)器外壁；10 —液體排放口 ； 11 一轉(zhuǎn)軸密封；12 —轉(zhuǎn)軸；13 —電機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器技術(shù)內(nèi)容和效果。如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器處理廢氣過(guò)程如下廢氣從廢氣進(jìn)口 1進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，首先通過(guò)填料轉(zhuǎn)子外壁2的空隙進(jìn)入填料層3，與逆流進(jìn)入填料的吸收液進(jìn)行接觸吸收，被吸收后的凈化氣通過(guò)填料轉(zhuǎn)子內(nèi)壁4進(jìn)入填料轉(zhuǎn)子中心，在螺旋葉片5 的作用下，產(chǎn)生推動(dòng)力，最后通過(guò)氣體出口 6排出。吸收液通過(guò)液體導(dǎo)管8進(jìn)入反應(yīng)器，通過(guò)液體噴淋口 7噴淋在葉輪上，然后在葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)下被均勻地甩入填料層3與廢氣逆流吸收。吸收后的液體通過(guò)填料轉(zhuǎn)子外壁空隙自流進(jìn)入反應(yīng)器外壁9底部，最后通過(guò)底部液體排放口排出。填料轉(zhuǎn)子的底部與轉(zhuǎn)軸12固定，通過(guò)電機(jī)13帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使填料轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。最終達(dá)到填料轉(zhuǎn)子自動(dòng)吸氣功能。圖1和圖2的區(qū)別在于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同。通過(guò)本實(shí)用新型葉輪設(shè)置，豎向轉(zhuǎn)動(dòng)和橫向轉(zhuǎn)動(dòng)效果無(wú)區(qū)別，僅僅在于電機(jī)設(shè)置方向不同。若無(wú)該葉輪設(shè)置，則圖1的豎向轉(zhuǎn)動(dòng)氣液分布較差。圖3、圖4為葉輪設(shè)置方式，圖3為通常的葉輪方式，設(shè)置較少的葉片即可達(dá)到要求。圖4為連續(xù)盤旋葉輪，可使噴淋液到轉(zhuǎn)子層更均勻，傳質(zhì)效果更佳。圖5為填料在填料轉(zhuǎn)子內(nèi)的裝填形狀，可均勻分布于填料轉(zhuǎn)子內(nèi)2 6個(gè)格子內(nèi)。下面以實(shí)施例1和實(shí)施例2進(jìn)行應(yīng)用本實(shí)用新型的應(yīng)用效果。以下實(shí)施例1中，吸收液采用堿性水溶液，堿性水溶液使用氫氧化鈉水溶液、碳酸鈉水溶液等，濃度0. 30% (wt)，堿性水溶液的PH值一般控制為7. 5^14, pH值降至 7.5以下時(shí)，通過(guò)更換或補(bǔ)充新鮮堿液進(jìn)行調(diào)整。堿性水溶液中加入適宜的添加劑，如為了提高對(duì)有機(jī)硫化物的處理效果，可以添加少量具有催化作用的金屬化合物等。 和實(shí)施例2中，吸收液采用餾分油，餾程220 370°C，吸收溫度0 30°C，吸收廢氣的餾分油進(jìn)入下游裝置進(jìn)行加工提煉。實(shí)施例1某企業(yè)粗柴油儲(chǔ)罐散發(fā)廢氣主要惡臭污染物組成如表1所示，壓力為常壓。采用本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器進(jìn)行脫硫處理，填料轉(zhuǎn)子中安裝葉片狀葉輪，以氫氧化鈉水溶液為吸收液，吸收液中加入少量次氯酸鈉，當(dāng)溶液PH值降至9時(shí)補(bǔ)充更換新鮮堿液。 填料塔內(nèi)裝填Dg25塑料鮑爾環(huán)，平均廢氣體積空速為ΙδΟΟΙΓ1，排氣中各種組分濃度見(jiàn)表1， 其中硫化氫和有機(jī)硫化物全部處理干凈，環(huán)流反應(yīng)器排液口每天可回收油10 20kg。表1實(shí)施例1廢氣處理結(jié)果。
權(quán)利要求1.一種自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，包括環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、電機(jī)及軸承、噴淋管、外筒，其特征在于還包括螺旋葉片，環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸承連接，環(huán)狀內(nèi)筒由內(nèi)壁、填料和外壁構(gòu)成，填料設(shè)置在內(nèi)壁和外壁之間，噴淋管位于內(nèi)筒中心，噴淋管分布有若干噴淋口 ； 環(huán)狀內(nèi)筒內(nèi)壁分布設(shè)置螺旋葉片，環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、螺旋葉片和噴淋管設(shè)于外筒內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于外筒設(shè)置廢氣進(jìn)口和洗吸收液排液口， 排氣口設(shè)置在螺旋葉片排氣對(duì)應(yīng)的外筒上。
3.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于螺旋葉片為連續(xù)分布的螺旋葉片，或者是風(fēng)機(jī)葉片，葉片按其形狀分有徑向、前彎、后彎或機(jī)翼形。
4.按照權(quán)利要求3所述的反應(yīng)器，其特征在于螺旋葉片為1 10層，每層葉片1 8個(gè)。
5.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子由外壁、填料層、內(nèi)壁組成，外壁和內(nèi)壁由均勻多孔圓筒、篩網(wǎng)、格柵的一種或幾種組合而成。
6.按照權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器，其特征在于多孔圓筒孔眼直徑為3mm 50mm之間； 篩網(wǎng)的網(wǎng)眼范圍為0. 5 50mm ；格柵間隔為3mm 50mm之間。
7.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子上、下兩端設(shè)置環(huán)狀蓋板與外壁和內(nèi)壁無(wú)縫對(duì)接，外壁和內(nèi)壁中間裝填填料，填料裝填高度與環(huán)寬比為0. 5 1 5 :1。
8.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于噴淋管位于螺旋葉片中心，噴淋孔均勻分布于噴淋管上，噴淋管直通到環(huán)狀填料層底部。
9.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于外筒將環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、螺旋葉片、 電機(jī)及軸承、噴淋管包圍在內(nèi)部，外筒形狀為圓柱體或立方體。
10.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于電機(jī)轉(zhuǎn)軸與外筒連接為軸承連接，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與內(nèi)筒環(huán)狀填料轉(zhuǎn)子為固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器，包括環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、電機(jī)及軸承、噴淋管、外筒、螺旋葉片，環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸承連接，環(huán)狀內(nèi)筒由內(nèi)壁、填料和外壁構(gòu)成，填料設(shè)置在內(nèi)壁和外壁之間，噴淋管位于內(nèi)筒中心，噴淋管分布有若干噴淋口；環(huán)狀內(nèi)筒內(nèi)壁分布設(shè)置螺旋葉片，環(huán)狀內(nèi)筒填料轉(zhuǎn)子、螺旋葉片和噴淋管設(shè)于外筒內(nèi)。本實(shí)用新型自吸式氣液傳質(zhì)反應(yīng)器具有自引起功能，在離心力作用下，氣液傳質(zhì)效率極高，減少了床層體積。本實(shí)用新型可用于氣體吸收，有機(jī)溶劑回收，惡臭污染治理等方面。
文檔編號(hào)B01D53/48GK202212098SQ20112027523
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者郭兵兵 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院