[发明专利]多级喷雾高效吸收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级喷雾高效吸收装置，属化工气液两相流传质、传热领域，特别适用于烟气湿法脱硫设备。

背景技术

目前，化工塔类设备主要为板式塔和填料塔，用来进行气液或液液两相之间进行紧密接触，达到相间传质及传热的目的，可用作精馏、吸收、解吸和萃取等工作。现有填料塔具有效率高、流通量大、耐腐蚀等优点，但具有阻力大、易结垢堵塞、工程造价大等缺点；板式塔具有阻力小、不易堵塞、清洗方便等优点，但具有效率低、不耐腐蚀等缺点。造成上述问题主要是由于上述两种类型塔的气液或液液两相相间传质及传热与塔内部附件无法兼顾：想达到较高的传质传热效率，其塔内附件较多，则造成塔阻力增加，附件上极易沉积结垢。

工业烟气净化脱硫装置的基本要求是提高脱硫效率、降低设备的投资和运行费用。目前广泛使用的石灰石/石灰-石膏湿法喷淋脱硫工艺，其吸收剂石灰石/石灰与烟气中的SO₂反应的生成物亚硫酸钙和硫酸钙液易产生饱和结晶，大量过饱和浆液易在塔内沉积，造成结垢堵塞，使得石灰石/（石灰）-石膏烟气湿法喷淋脱硫装置大多脱硫效率低、能耗大，而且装置庞大，投资及运行成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有化工塔设备以及石灰石/石灰-石膏烟气湿法脱硫装置的不足，提供一种结构紧凑、效率高、阻力小、不结垢堵塞的多级喷雾高效吸收装置。

本发明多级喷雾高效吸收装置，包含吸收塔，塔体设有原气体进口管、塔底浆液池及塔顶气体出口，其特征是塔体是上下分隔的多级塔，各级之间以多个沿塔体周壁分布的气体导管相通；各级塔体内均设有多个吸收剂喷嘴。

所说的沿塔体周壁分布的气体导管是含有弧形过渡段的U型管。U型气体导管的入口段是前一级塔体的气体离塔端（气体导管入口段相对于水平面的夹角α在0~75°之间变化，见附图4中α角），出口段是后一级塔体的气体入塔端。

所说的吸收剂喷嘴设在每个气体导管的管口处，也可设在各级塔体的竖直壁面上。

U型气体导管的管口方向偏离塔体的直径方向的夹角θ在-45～+45°之间变化（见附图5中θ角），且气体入塔端的管口与气体离塔端的管口的偏离方向相反，各喷嘴与对应管口同轴设置。

根据以上设计，各级气体以多个气体导管按径向角度入塔，在塔内穿过喷雾区后形成强烈混流及湍流；或者以多个气体导管按一定的切向角度入塔，在塔内旋流，气体通过本级的气体出口，进入塔体的下一级。设在每个U型气体导管的气体入塔端的吸收剂喷出方向与气体流动方向相同（即顺流），设在每个U型气体出塔端管口处吸收剂喷出方向与气体流动方向相反（即逆流）。

气体导管的直径和数量根据气体处理量设计，连接相邻两级塔体的气体导管数为2～20个（不论奇数偶数皆可）。

所说原气体进口管1～6个，在塔体上双侧对称或均匀布置。

所说的多级喷雾为1～6级。可设有与塔底浆液池相连接的塔外浆液池，以降低塔体高度。

多级吸收塔中，对某一级或某个喷嘴故障维修时，无需系统停运，系统仍可正常运行。

本装置设有以U型气体导管串联的多级塔，形成多级喷雾吸收装置。各级气体在喷嘴形成的吸收剂喷雾区内穿过，并形成带有一定旋转强度的螺旋气流，气液两相形成高湍度、多漩涡、相间相对速度极大的状态，气体停留时间长，气液充分接触，总体反应效率可超过99 %。由于效率提高，吸收塔的设计体积可减小，仅为传统喷雾塔的30%；由于反应效率提高，单级液气比可降低为1 L/Nm³左右，大幅度节省输送液体的能耗，进一步降低了运行费用。本装置内件少，减少积垢堵塞问题，并且流体阻力很小，利于装置连续稳定运行；U型气体导管内气体流速高，因而具有很高的除雾效果，大大减轻了下游除雾器的工作负荷，甚至可不设除雾器。

吸收塔的气体既可自下往上，也可自上往下流动（吸收塔的第一级在最上方时），避免在特殊情况下由于烟道过长造成系统阻力增大。

附图说明

图1是本发明实施例1的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。

图2是本发明实施例2的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。

图3是本发明实施例3的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。

图4是本发明实施例4的多级喷雾高效吸收装置的结构示意图。

图5是本发明位于气体入塔口的U型气体导管及塔体的横截面结构图。

图6是本发明位于气体入塔口的U型气体导管及塔体的横截面结构图，图中的吸收剂喷嘴设在塔体的竖直壁面上。