[实用新型]带有静态混合元件的气体吸收设备

说明书

本实用新型属于吸收设备。

吸收是化工生产中最普遍的单元操作之一。如合成氨工业中CO₂的处理；石油伴生气中H₂S、CO₂的脱除；制碱工业中CO₂的处理；混合气体中SO₂的去除等都需要在吸收设备中进行。在这些吸收过程中或者伴有化学反应的发生，或者是一个物理吸收的过程。但它们均存在着质量、动量、热量传递的问题。目前所使用的吸收设备，无论是鼓泡塔、填料塔还是板式塔，普遍存在着设备庞大，造价高、传质、传热系数低、操作维修费用高、冷却水消耗量大，能耗高等缺陷。因此世界各国都在寻求技术上的进步，力图开发出节能、节水、高效、制造方便、操作稳定、容易维修的设备及其操作工艺。近年来，国外有人开发出了多级旋转盘式吸收器，也有人开发出了激烈双向喷射碰撞流式的吸收器……，但是上述设备普遍存在着制造困难、操作费用减少幅度小，有反应热时不易进行热交换等缺陷，因此其推广应用受到了限制。为了解决吸收过程反应热的交换问题也有人开发出了在鼓泡塔或填料塔外附加一台热交换器，用泵来强制气液在塔和换热器间循环，从而实现塔内温度的控制。该法虽然改变了塔内的冷却状况，但其投资及操作费用的降低较小，仍未能从根本上解决问题。

从七十年代末以来，国外的一些公司、科研单位一直致力于静态混合元件强化气体吸收的研究。相继开发出了带有静态混合元件的内循环气升式吸收设备；用静态混合器强化气液混合，尔后在鼓泡塔内进行气体吸收，同时在塔的上部用贫液喷淋的静态混合式吸收设备等。但是由于上述设备气液总体并流，气液两相间多成份平衡的内在规律，限制了出口气体中被吸收成份含量的减少，通过一次吸收很难满足生产工艺上的要求，为了满足生产，又不得不使用多级串联或大大增加贫液量，随之而来的是基本投资和操作费用的增加，在有反应热产生或溶液中的热量需要放出时，其冷却系统也存在着比较庞大、制造安装困难等缺陷，因此上述形式也较难在工业生产中推广应用。当气液并流沿着静态混合器轴向运动时，由于混合元件具有切割、旋转功能，对通过流体起到了搅拌作用，并将气体切割成小气泡，从而增大了气液接触面积和扰动性，强化气液传质的同时，又使热边界层大大减薄，起到了强化传热的作用，因而对于既有传质又有传热存在的气体吸收过程，用静态混合器来强化吸收具有较大的优越性。那么怎样才能利用静态混合器强化气体吸收的优点，克服其气液须并流流过的缺陷呢？

本实用新型的目的在于解决上述问题，为化工生产中吸收这一单元操作，提供一种结构简单、体积小、造价低、操作稳定、维修费用低、节能、节水、高效的吸收设备。

解决问题的方法是：用多个静态混合气体吸收器来强化吸收，多级同塔，塔内气液流向局部并流而总体逆流，各级间气液流动可不加外动力。同时静态混合吸收器兼做换热器，吸收反应与热交换在同一管子内外进行。

该设备的结构如图一所示。

该图为三级，根据需要其级数可多可少，各级之间的尺寸也可以不同，但基本结构相同。

耳式支座（7）焊接在二级气液分离室（6）上，该塔设备通过支座（7）固定在支架上。二级气液分离室（6）上依次焊接的是三级吸收器（4），三级分离室（2），下依次焊接的是二级吸收器（9），一级分离室（13），一级吸收器（18），在三级分离室（2）和二级吸收器（9）入口处由导液管（3）连接，用来将高位分离室（2）内的液体送入二级吸收器（9）内，二级分离室（6）和一级吸收器（18）的底部由导液管（8）相连，带有气体分布孔的隔板（11），通过螺栓固定在支承圈（12）上，支承圈（12）焊接在分离室的器壁（13）上。隔板既用来分布气体，又用来承受气液的重量，重新分布液体（此处结构也可用液体分布器将液体射入吸收器内，隔板可改用为筛板或筛网等），导流筒（14）焊接在吸收器（18）的筒体壁上，管板（16）（上）、（21）（下）焊接在吸收器的筒体（18）上，装有静态混合元件的列管（19）通过焊接或胀焊结合固定在上管板（16）和下管板（21）上，贫液入口管（5）焊接在二级分离室（6）的上部，其位置在隔板或筛板与吸收器入口之间，由液体分布器或直接通过隔板的作用将液体送入三级吸收器（4）内，净化后合乎工艺指标的气体出口（1）焊接在三级分离室的最顶部，混合气体入口管（23）焊接在一级吸收器（18）的入口处，冷却水进口（22）、出口（15）分别焊接在吸收器（18）器壁的底部和上部，富液出口管（17）焊接在一级气液分离室（13）的底部，接管（24）、（20）分别为吸收器（18）管程、壳程的排液管，管板（10）焊接在二级吸收器筒体（9）上。