本發(fā)明專利屬于膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管式多孔氣-液膜接觸器。

背景技術(shù)：

工業(yè)化大規(guī)模的發(fā)展，人類的生活水平得到了大幅提高，同時也使得地球環(huán)境受到不同程度的損害，其中大氣污染尤為突出。污染氣體的大量排放不僅破壞生態(tài)環(huán)境，還嚴(yán)重威脅人類健康，因此對其治理刻不容緩。

然而，我國大多煙氣凈化工藝多采用塔作為吸收設(shè)備，由于塔設(shè)備采用氣液兩相接觸，其氣體為連續(xù)相，液體為分散相，從而導(dǎo)致氣液接觸面積較小、表面更新速率較慢，致使傳質(zhì)效果不理想；同時，由于塔設(shè)備中氣液兩相直接接觸，致使塔設(shè)備中易出現(xiàn)液泛、溝流、霧沫夾帶等問題，嚴(yán)重影響了其操作彈性，從而阻礙了其進(jìn)一步的大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種一次性投資較少、氣液接觸充分、吸收效率高、液氣比低、操作彈性高、設(shè)備占地面積小、維修保養(yǎng)容易且元件結(jié)構(gòu)簡單的管式多孔氣-液膜接觸器。

為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：

一種管式多孔氣-液膜接觸器，包括殼層和管層；

在所述殼層的側(cè)面下方設(shè)置有溶液入口，所述殼層的側(cè)面上方設(shè)置有溶液出口；

所述殼層的上端密封、下端設(shè)置有接口法蘭，接口法蘭和殼層之間設(shè)置有密封環(huán)，管式膜通過密封環(huán)固定并與接口法蘭連通；

接口法蘭下端設(shè)置有進(jìn)氣口。

按上述方案，所述殼層和接口法蘭通過固定法蘭連接固定。

按上述方案，所述殼層為圓筒型，采用不銹鋼材料或塑料，直徑為40～500mm，壁厚為1～5mm，長度為1～2m。

按上述方案，所述的管式膜采用hdpe材料、無機(jī)陶瓷或不銹鋼燒結(jié)管，管徑為5～20mm，其膜壁厚為0.5mm～5mm，長度為1～2m。

按上述方案，所述的溶液入口設(shè)置在殼層下方不高于0.4m處，入口直徑0.1～0.15m。

按上述方案，所述的溶液出口設(shè)置在離殼層頂端不低于0.4m處，入口直徑0.1～0.15m，且在溶液入口的相對一側(cè)。

按上述方案，所述的密封環(huán)材質(zhì)選用pvc或abs樹脂。

按上述方案，所述管式膜均勻分散于殼層內(nèi)，且最外層管式膜與殼層內(nèi)壁距離大于2mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

采用錯流式氣液流動方式，氣體在膜管中孔內(nèi)沿著軸心方向從一端流向另一端，溶液在膜管外壁垂直于軸向流動，這樣可以有效地增加局部擾動形成湍流，提高殼層傳質(zhì)系數(shù)，同時由于膜纖維的規(guī)整排列和均勻分布，既可以避免殼層溝流的形成，又可以在增強(qiáng)湍流的同時減少繞流和反混流現(xiàn)象，提高傳質(zhì)效率。

膜接觸器提供了更大的傳質(zhì)比表面積。傳統(tǒng)的塔器單位體積的傳質(zhì)表面積一般在20～500m²/m³的范圍內(nèi)，相比較而言，膜接觸器的單位體積的傳質(zhì)面積可達(dá)500～6600m²/m³。

由于兩相相對獨立，互不接觸，在一定的范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)兩相的流速，而傳質(zhì)面積卻不隨流速的改變而改變，因此提高了操作彈性。

采用“二進(jìn)一出”的結(jié)構(gòu)，大大減少了氣體在管式膜中的逃逸，提高了吸收效率。

附圖說明

圖1：管式多孔氣-液膜接觸器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本發(fā)明專利的管式膜布置形式示意圖a；

圖3：本發(fā)明專利的管式膜布置形式示意圖b；

其中1、固定法蘭；2、溶液入口；3、殼層；4、進(jìn)氣口；5、溶液出口；6、管式膜；7、密封環(huán)；8、接口法蘭。

具體實施方式

以下實施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

本發(fā)明管式多孔氣-液膜接觸器，如圖1所示：

包括殼層3和管層(即管式膜6)；

在所述殼層3的側(cè)面下方設(shè)置有溶液入口2，所述殼層3的側(cè)面上方設(shè)置有溶液出口5；

所述殼層3的上端密封、下端設(shè)置有接口法蘭8，接口法蘭8和殼層之間設(shè)置有密封環(huán)7，管式膜6通過密封環(huán)7固定并與接口法蘭8連通；

接口法蘭下端設(shè)置有進(jìn)氣口4。

殼層3和接口法蘭8通過固定法蘭1連接固定。

本發(fā)明工作時，煙氣0.1mpa壓力下經(jīng)過流量計后在以2l/min的流速通過進(jìn)氣口4進(jìn)入管式膜6中，氣體在膜纖維中孔內(nèi)沿著軸心方向從一端流向另一端，與此同時，2mol/l的吸收液在0.1mpa壓力下經(jīng)過流量計后以100ml/min的流速從溶液入口2中進(jìn)入殼層3，溶液在管式膜6徑向流動，煙氣通過管式膜6的膜孔進(jìn)入吸收液內(nèi)，與吸收液形成錯流式氣液流動方式，避免了殼層溝流的形成，同時又可以在增強(qiáng)湍流的同時減少繞流和反混流現(xiàn)象，提高傳質(zhì)效率。另一方面，由于氣液兩相相對獨立，互不接觸，在一定的范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)兩相的流速，而傳質(zhì)面積卻不隨流速的改變而改變，使得操作彈性大大提升。同時，由于該裝置只設(shè)置了一個出口，便可增加煙氣在吸收液內(nèi)的停留時間不小于2s，有利于提高吸收液的溶解率，從而能在同等液氣比下吸收更多的煙氣，從而降低液氣比，降低電耗。凈化后的煙氣通過溶液出口5排出。

實施例1

如圖2所示管式膜6的布置形式β為60°，中心距a為18mm，中心距b為18mm，溶液入口2位于殼層下方0.3m處，入口直徑為0.13m，入口長度為0.25m，溶液出口5位于殼層上方0.3m處，與溶液入口2相對，出口直徑為0.13m，出口長度為0.25m。管式膜6采用hdpe材料，管徑為10mm，其膜壁厚為3μm，長度為1.5m。殼層采用不銹鋼材料，直徑為50mm，壁厚為2.5mm，長度為1.5m。密封環(huán)材質(zhì)選用pvc。

實施例2

如圖3所示管式膜6的布置形式β為45°，中心距a為12mm，中心距b為28mm，溶液入口2位于殼層下方0.2m處，入口直徑為0.1m，入口長度為0.2m，溶液出口5位于殼層上方0.2m處，與溶液入口2相對，出口直徑為0.1m，出口長度為0.2m。管式膜6采用hdpe材料，管徑為15mm，其膜壁厚為3μm，長度為1.2m。殼層采用塑料，直徑為80mm，壁厚為2.5mm，長度為1.2m。密封環(huán)材質(zhì)選用pvc。

實施例3

如圖2所示管式膜6的布置形式β為60°，中心距a為15mm，中心距b為20mm，溶液入口2位于殼層下方0.4m處，入口直徑為0.2m，入口長度為0.22m，溶液出口5位于殼層上方0.4m處，與溶液入口2相對，出口直徑為0.2m，出口長度為0.22m。管式膜6采用不銹鋼燒結(jié)管，管徑為15mm，其膜壁厚為4μm，長度為1.3m。殼層采用不銹鋼材料，直徑為100mm，壁厚為2.4mm，長度為1.3m。密封環(huán)材質(zhì)選用abs樹脂。

實施例4

如圖3所示管式膜6的布置形式β為45°，中心距a為8mm，中心距b為30mm，溶液入口2位于殼層下方0.3m處，入口直徑為0.1m，入口長度為0.2m，溶液出口5位于殼層上方0.3m處，與溶液入口2相對，出口直徑為0.1m，出口長度為0.2m。管式膜6采用hdpe材料，管徑為10mm，其膜壁厚為3μm，長度為1.4m。殼層采用不銹鋼材料，直徑為120mm，壁厚為2.5mm，長度為1.4m。密封環(huán)材質(zhì)選用abs樹脂。

實施例5

如圖2所示管式膜6的布置形式β為60°，中心距a為15mm，中心距b為20mm，溶液入口2位于殼層下方0.4m處，入口直徑為0.12m，入口長度為0.2m，溶液出口5位于殼層上方0.4m處，與溶液入口2相對，出口直徑為0.12m，出口長度為0.2m。管式膜6采用hdpe材料，管徑為18mm，其膜壁厚為3μm，長度為1.5m。殼層采用不銹鋼材料，直徑為130mm，壁厚為2mm，長度為1.5m。密封環(huán)材質(zhì)選用pvc。

實施例6

如圖3所示管式膜6的布置形式β為45°，中心距a為22mm，中心距b為31mm，溶液入口2位于殼層下方0.3m處，入口直徑為0.13m，入口長度為0.3m，溶液出口5位于殼層上方0.3m處，與溶液入口2相對，出口直徑為0.13m，出口長度為0.3m。管式膜6采用hdpe材料，管徑為13mm，其膜壁厚為4μm，長度為1.8m。殼層采用不銹鋼材料，直徑為110mm，壁厚為2.8mm，長度為1.8m。密封環(huán)材質(zhì)選用pvc。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容做出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。