[发明专利]一种用于不同粘度吸收剂中气体解吸过程的圆盘反应器

说明书

【技术领域】

本发明涉及圆盘反应器技术领域，具体的说，是一种用于不同粘度吸收剂中气体解吸过程的圆盘反应器。

【背景技术】

全球每年因化石原料燃烧向大气中的排放二氧化碳达200亿吨左右，导致温室效应。其中，电力生产产生二氧化碳所占比例为39％，运输占23％，工业生产占22％。尤其是CO₂的浓度大约以每年0.7ppm的速度急剧上升，全球的平均气温也随之升高。根据联合国的预测数据，到2050年，全球将有大约2亿人受气候变化影响而逃离家园。因很有必要对CO₂的排放进行控制。

在现有的二氧化碳捕集与封存技术中，醇胺脱碳法是最具有现实性的方法，二氧化碳解吸温度通常在120℃左右，解吸能耗通常占到总能耗的80％以上，解吸每吨CO₂能耗高达4-5GJ。

解吸过程也广泛存在于实际工业生产中，物理解吸包括：从物理吸收剂中(水，碳酸丙烯脂，甲醇)解吸二氧化碳和硫化氢；从发烟硫酸中解吸三氧化硫；从水中解吸氨(苏打工业中)；从碳氢化合物油类中解吸乙烷和丙烷；从丙酮和二甲基甲酰胺中解吸乙炔等。化学解吸包括：从热碱，催化热碱，有机醇胺中解吸二氧化碳和硫化氢；从铜氨溶液中解吸一氧化碳；从硫酸亚铁-NO络合物中解吸NO；从水和盐水中解吸氯；从三辛胺的脂肪酸盐中解吸脂肪酸等。

传统的工业解吸过程一般通过填料塔实现，无论规整填料还是散堆填料都具有压降大，操作弹性小，易堵塞等缺点。随着物系粘度增加，这些缺点就更加明显。工业解吸过程中，往往并不是单纯的液膜或者气膜控制的传质过程。Hanna Kierzkowska-Pawlaw等人在2009年研究表明，二氧化碳解吸过程就存在着沸腾解吸和扩散解吸两种机理，显然填料解吸塔不太适应。

对于高粘度吸收液的解吸过程，填料塔压降大，容易堵塞，传质效率低。当物系粘度较高时，往往会出现气体在液层滞留，发生乳化，进而产生泡沫，使得压降急剧升高，传质明显恶化，因此，为了保证解吸顺利进行，目前对于高浓度、高粘度解吸过程普遍采用低粘溶液稀释，降低物系粘度。例如，对于离子液体和高浓度醇胺溶液解吸二氧化碳过程，填料塔都不适应。但是大量的实验研究表面，提高醇胺溶液浓度能有效降低解吸过程中水蒸气的蒸发量，从而大大降低能耗。

通过改进解吸设备，改变气液两相接触方式，强化解吸传质过程，已经成为工业解吸过程优化的重要手段。英国的帝国化学工业有限公司发明的超重力解吸设备(HIGEE)(欧洲专利号：0053881)，旋转填料床(RPB)(美国专利号：4283255)，华东理工大学发明的一种适应粘性吸收剂的有壁与无壁液膜交替的规整填料(中国专利号：CN103192692A)都是通过改变气液接触方式，解决高粘度醇胺溶液传质困难的问题。HIGEE通过填料高速旋转，获得极薄液膜进行气液传质，传质效率大大提高，但是转速较高，设备复杂，制造精度要求高。

综上所述，开发一种新型高效解吸设备意义重大。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于不同粘度吸收剂中气体解吸过程的圆盘反应器。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于不同粘度吸收剂中气体解吸过程的圆盘反应器，其包括反应器主体，反应器主体内包含加热装置，多级出料口，冷凝装置，圆盘；其特征在于，圆盘中心的转轴是水平设置，圆盘的表面进行结构化处理；加热装置沿着筒体非均匀排列；多级出料口分布在筒体下端；冷凝装置连接筒体上的气相出口，冷凝尾气中的水蒸气；圆盘固定在筒体中心转轴上，按照“先疏后密”的原则排列。圆盘部分浸没在液体中，水平转轴转动时，圆盘拖曳槽体内液体，在圆盘表面形成液膜，通入的气相介质进行物质交换。

圆盘中心的转轴是水平设置，液体从槽体下部通过，气体从上部通过，圆盘转动时表面形成液膜，两相逆流接触；液相和气相均能多级出料和进料，操作更加灵活。为了改善气液两相接触方式，本发明采用两种设计方案。方案一是在圆盘之间添加挡板迫使气体绕过挡板按照“之”字形流动，增加气液接触。方案二是设计两种大小不同的圆盘结构，两种圆盘交错排列，小圆盘均匀开孔气体从小圆盘外部通过，大圆盘中心开孔大，周围开孔小，气体从大圆盘中心穿过，总体上也呈现“之”字形流动，方案二相对方案一而言容易加工和实施，示意图见附图。

反应器槽体下部具有可调节的反应空间，圆盘转动时在其中形成搅拌，混合，适应于沸腾解吸过程。