[发明专利]旋转填充床

说明书

技术领域

本发明涉及用于吸收或解吸过程的旋转填充床和使用旋转填充床的吸收或解吸方法。

背景技术

填充床在本领域中已知其应用于气体-液体分离，诸如空气与水分离，或者吸收/解吸过程，例如从废气吸收特定气体。填充床(也被称作填充塔)的性能主要由用于填充的材料孔隙率、其填充床的总表面积以及塔的总高度给出。通常，气体和液体彼此在逆流流动方向上导向通过固定填充床，因为与并流流动过程相比，在逆流流动过程中可实现更高的分离效率。

在固定填充床中，穿过填充物的液体仅依靠重力作用，这导致如下事实，即塔必须被设计成具有显著的高度以便实现所希望的分离程度。

例如在美国专利US 4,400,275中由其初始发明者首先提出的旋转填充床包括布置于轴上的填充物，气体和液体穿过填充物。在轴上的填充床的旋转允许增加在分离过程中起作用的单位体积的比表面积，使得对于给定性能，填充床的总体积可比固定填充塔的总体积更小。虽然用于旋转床的体积比接触面积和传质系数有益地增加，但增加了跨床所遭受的压力损失。

在固定填充塔中，重力作用于穿过填充物流动的液体上并且总气体压力差异允许它沿向上方向穿过填充物流动。另一方面，旋转填充床需要额外能量使得穿过填充床的气体加速，同时克服摩擦力以及操作该旋转系统。

在DP. Rao, A Bhowal, P.S. Goswami, Process Intensification in Rotating Packed Beds: An Appraisal, Ind. Eng. Chem. Res 2004, 43, 1150-1162中，提出了一种旋转填充床，其中引入到旋转床壳体内的气体在旋转轴的周围顶端进入并且沿径向向内朝转子孔眼(eye)流动，在转子孔眼处气体穿过出口管离开设备。液体在转子孔眼处以液滴喷雾或者射流的形式进入填充床，沿径向向外方向在离心力的影响下经过填充物，并且经由旋转填充床周围的出口管离开该设备。讨论决定由于旋转所造成的分离过程效率的参数，例如处理量、气体流量、液体流量、压降、溢流、在气体和液体侧上的传质系数和功率要求。

US 6,884,401公开了一种旋转填充床，其具有在靠近旋转轴的轴线的点处用于高粘性液体的入口和在床的周围用于液体的出口。设置入口用于使气体沿径向向内穿过旋转填充物。

EP 2018900公开了使用旋转床来使液体脱气，其中经由在旋转床轴的轴线处的气体出口来将真空施加到旋转填充床的内部区域。具有溶解的气体的液体沿径向向外方向经过填充物并且可通过其周围附近的出口离开该装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于吸收液体中的气体或者从液体解吸气体的旋转填充床，与本领域中已知的旋转填充床相比，其需要减少量的能量来操作。

而且，本发明的目的在于提供一种使用旋转填充床来吸收液体中的气体或者从液体解吸气体的方法，在执行该方法所需的能量方面，该方法相对于现有技术得到了改进。

根据本发明，旋转填充床RPB包括在可旋转轴上彼此相邻布置的第一填充床和第二填充床和用于气体的入口和用于液体的入口，用于气体的入口和用于液体的入口都布置在旋转轴上并且配置成允许气体和液体以并流流动并且沿径向向外的方向穿过第一填充床流动。

RPB还包括用于第二液体的第二入口，第二入口布置于旋转轴上并且配置成允许该液体沿径向向外的方向并且与气体成逆流流动穿过第二填充床。气体从在轴与第一床的内半径之间沿着轴延伸的第一气体压室流动到第一床的外半径处沿着第一床和第二床两者的外半径延伸的第二气体压室使得气体可从第一床流到第二床。气体从此第二气体压室穿过第二床流入到沿着轴在第二床的内半径处的第三气体压室并且然后通过出口离开该设备。

在根据本发明用于从液体中吸收气体或者从液体中解吸气体的方法中，首先与液体并流地沿径向向外方向导向气体穿过第一旋转填充床并且将同样的气体导向穿过气体压室到第二填充床，从那里，其与液体成逆流流动沿径向向内方向导向穿过第二旋转填充床。

根据本发明的RPB在一个旋转填充床设备中组合逆流和并流流动。本发明利用并流流动和逆流流动过程的优点并且因此允许优化RPB的过程效率。