專利名稱：廢氣吸收旋流處理方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢氣處理領(lǐng)域，涉及一種廢氣吸收旋流處理方法，具體地說，本發(fā)明涉 及采用撞擊泡沫流洗滌從廢氣中脫除親水性氣體的方法，以及實施該方法所用的裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)廢氣凈化處理問題一直是制約我國工業(yè)發(fā)展的一大難題，如果不能有效控制 廢氣中有害氣體的排放量，不僅會對周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，更會對大氣造成潛在的危害。 因此，在現(xiàn)有的工藝流程上補充高效防治設(shè)備改善廢氣質(zhì)量勢在必行。工業(yè)廢氣中往往含有大量親水性氣體。然而，迄今為止，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有提出能 夠有效地解決廢氣中夾帶親水性氣體的問題和洗滌過程中吸收洗滌劑跑損的問題。因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種能夠減少廢氣排放量和吸收洗滌劑跑損，預(yù)防廢 氣和吸收洗滌劑對大氣環(huán)境的污染，提高吸收洗滌劑的利用率的廢氣處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新的廢氣吸收旋流處理方法與裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺 陷。一方面，本發(fā)明提供了一種廢氣吸收旋流處理方法，該方法包括將含親水性氣體的廢氣與吸收洗滌劑逆流接觸，使氣液兩相湍流混合；對混合氣進行順流洗滌，以脫除其中的親水性氣體；以及對夾帶有吸收洗滌劑的廢氣進行旋流分離，以脫除廢氣中夾帶的吸收洗滌劑。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述吸收洗滌劑是由溶氣泵制得的氣-液混合物。在另一個優(yōu)選的實施方式中，用以脫除廢氣中夾帶的親水性氣體的兩次洗滌是使 用撞擊泡沫流洗滌進行的。另一方面，本發(fā)明提供了一種廢氣吸收旋流處理裝置，它包括洗滌管，用以將含親水性氣體的廢氣與吸收洗滌劑逆流接觸，使氣液兩相湍流混 合；置于所述洗滌管內(nèi)的靜態(tài)混合元件，用以對混合氣進行順流洗滌，以脫除其中的 親水性氣體；以及與所述洗滌管連接的旋流分離器，用以對夾帶有吸收洗滌劑的廢氣進行旋流分 離，以脫除廢氣中夾帶的吸收洗滌劑。在一個優(yōu)選的實施方式中，該裝置還包括置于所述洗滌管內(nèi)的噴嘴，用以噴射吸 收洗滌劑以與含親水性氣體的廢氣逆流接觸。在另一個優(yōu)選的實施方式中，該裝置還包括與所述洗滌管連接的溶氣泵，用以制 備用作吸收洗滌劑的氣_液混合物。在另一個優(yōu)選的實施方式中，該裝置還包括與所述旋流分離器連接的、置于旋流 分離器前的液沫分離器，用以初步脫除進入旋流分離器的廢氣中的部分液滴。的實施方式中，所述旋流分離器的氣體出口與進口之間的壓力降不 大于 0. 003MPa。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述旋流分離器的出口液滴含量不大于IOOppmjl 定頻次的分析值合格率> 95%。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述裝置對液滴的回收分割粒徑達(dá)5微米，大于10 微米的液滴的回收率大于90%，分離時間為1-3秒。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的廢氣吸收旋流處理工藝的示意圖。圖2是本發(fā)明中使用的旋流分離器的工作原理的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，通過溶氣泵技術(shù)、撞擊泡沫流技 術(shù)和旋流分離技術(shù)的結(jié)合，利用溶氣泵制備氣_液混合物作為吸收洗滌劑，利用撞擊泡沫 流洗滌器中流體湍動驅(qū)動氣泡微界面高效快速地吸收廢氣中的親水性氣體，再利用旋流分 離器脫除廢氣中夾帶的吸收洗滌劑，能夠有效地減少廢氣排放量和吸收洗滌劑跑損，預(yù)防 廢氣和吸收洗滌劑對大氣環(huán)境的污染，提高吸收洗滌劑的利用率?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得 以完成。在本發(fā)明中使用了撞擊泡沫流洗滌器，該設(shè)備采用的是一種獨特的洗滌方式，其 作用原理是氣體自上而下高速進入洗滌管，洗滌液通過特殊結(jié)構(gòu)的噴嘴自下而上逆向噴 入氣流中，氣液兩相高速逆向?qū)ψ玻?dāng)氣液兩相的動量達(dá)到平衡時，形成一個高度湍動的泡 沫區(qū)，氣液兩相呈高速湍流接觸，接觸表面積大，而且這些接觸表面不斷地得到迅速更新， 達(dá)到高效的洗滌效果。帶混合元件的撞擊泡沫流濕式洗滌器是在其泡沫區(qū)的下部適當(dāng)位置 又增設(shè)了“靜態(tài)(順流)混合元件”，使氣液兩相再一次進行湍流混合，起到了順流洗滌的作 用。該設(shè)備在一機內(nèi)實現(xiàn)了兩級串聯(lián)的洗滌效果，使設(shè)備更緊湊；除塵效率高，一般來說除 塵效率均達(dá)99%以上；能耗低，其阻力損失僅為文丘里洗滌器的一半，是一種新型高效的 濕式洗滌器。撞擊泡沫流洗滌器由洗滌管、噴嘴及洗滌液貯槽三個基本部分組成。工藝過程可 概括為具有一定流量和流速關(guān)系的氣液兩相在洗滌管中相遇，兩者相互作用的結(jié)果，一方 面在氣體通道中建立起一個泡沫層，利用泡沫層氣液接觸表面積極大、更新速度極快的特 點，進行高效的傳熱傳質(zhì)過程；另一方面，利用動量平衡原理使泡沫層漂浮在洗滌管內(nèi)，并 隨氣液間相對動量的變化在管內(nèi)上下浮動，以適應(yīng)工況的變化。在本發(fā)明中，撞擊泡沫流洗滌采用的吸收洗滌劑是由溶氣泵制備的氣_液混合 物。溶氣泵能夠?qū)⑽馀菖c液體充分混合形成氣-液混合物，并將其輸送到噴嘴處。在洗 滌過程中利用撞擊泡沫流洗滌器中的流體湍動驅(qū)動氣泡微界面，高效快速吸收廢氣中的親 水性氣體。采用氣_液混合物作為吸收洗滌劑可以減少液體用量，減少次生廢液量，強化氣 液微粒碰撞概率。經(jīng)過撞擊泡沫流洗滌器脫除親水性氣體后，廢氣中會不可避免地夾帶吸收洗滌 劑，如不將這些吸收洗滌劑脫除，它們同樣也會隨廢氣進入大氣，不僅對周邊生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生
4影響，更會對大氣造成潛在的危害。因此，在本發(fā)明中采用旋流分離器將廢氣中的吸收洗滌 劑脫除。由華東理工大學(xué)獨立自主研制的HL/G型旋流分離器的工作原理是依靠氣液兩相 的密度差，利用流體在旋流管內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液滴從氣體中分離出來，從而達(dá) 到氣液分離或氣體凈化的目的。HL/G型旋流分離器由若干旋流管集成，旋流管的數(shù)量由進 料氣體的額定處理量決定，旋流管結(jié)構(gòu)主要由進料腔、分離錐、尾管和溢流口等組成。含液 氣體在一定的壓力作用下，從旋流管進口沿切線方向進入旋流管進料腔，形成高速旋轉(zhuǎn)流; 經(jīng)分離錐后因流道截面的改變，使高速旋轉(zhuǎn)氣流增速并形成螺旋流態(tài)；當(dāng)氣體進入尾錐后 因流道截面的進一步縮小，旋流速度繼續(xù)增加，由此分離器的內(nèi)部形成了一個穩(wěn)定的離心 力場，比重大的液滴受到較大離心力作用被甩向旋流管的管壁，且沿軸向向下由底流口流 出；小密度的氣體受到的離心力小，在錐管的中心區(qū)聚結(jié)成氣芯，從溢流口排出，從而實現(xiàn) 液體和氣體的分離。旋流分離器體積小、重量輕、處理速度快，是一種新穎、高效、節(jié)能、適用長周期運 行而又經(jīng)濟的分離設(shè)備，可將其用于廢氣中液體的脫除。本發(fā)明采用旋流氣液強化分離的 方法脫除廢氣中夾帶的液滴，開發(fā)出了一種新的廢氣氣液強化分離裝置。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種從廢氣中脫除親水性氣體和吸收洗滌劑的方 法，該方法包括含親水性氣體的廢氣由氣體進口進入洗滌管，與由溶氣泵制備并從噴嘴噴 出的吸收洗滌劑逆流接觸；隨后利用靜態(tài)混合元件，使氣液兩相再一次進行湍流混合；含 吸收洗滌劑的廢氣在一定的壓力作用下通過特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管切向進入旋流分離器的旋流 腔進行高速旋轉(zhuǎn)，由于強大離心力的作用，在旋流腔內(nèi)形成向下的外旋流和向上的內(nèi)旋流， 密度大的霧滴進入外旋流作為吸收液從旋流腔下端液體出口進入回收槽，而凈化氣進入內(nèi) 旋流，作為脫液產(chǎn)品從旋流腔上端的氣體出口排出，從而實現(xiàn)液體和氣體的分離。在本發(fā)明中，在廢氣-吸收洗滌劑分離過程中，旋流分離器的氣體出口與進口之 間的壓力降不大于0. 003MPa，出口液滴含量不大于lOOppm，規(guī)定頻次的分析值(不大于 IOOppm)合格率彡95%。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種從廢氣中脫除親水性氣體和吸收洗滌劑的裝 置，它包括洗滌管1，噴嘴2，靜態(tài)混合元件3，溶氣泵4，氣體出口管5，液沫分離器6，洗滌 液貯槽7和旋流分離器8。在本發(fā)明中，在撞擊泡沫流洗滌器后增加旋流分離器8，用于氣液強化分離。含親 水性氣體的廢氣由氣體進口進入洗滌管1，與由溶氣泵4制備并從噴嘴2噴出的吸收洗滌劑 逆流接觸，隨后利用靜態(tài)混合元件3對混合氣進行順流洗滌，脫除其中的親水性氣體；夾帶 有吸收洗滌劑的廢氣由旋流分離器的混合物進口 10進入旋流分離器8中，對夾帶有吸收洗 滌劑的廢氣進行旋流氣液分離；凈化氣從旋流分離器頂部的溢流口 40排出，吸收洗滌劑則 由旋流分離器的底流口排入回收槽。較佳地，在旋流分離器8前增設(shè)液沫分離器6，以初步脫除進入旋流分離器廢氣中 的部分液滴，提高氣液兩相分離效率，延長氣液旋流分離器的使用周期。較佳地，從旋流分離器底流口排入回收槽的吸收洗滌劑經(jīng)過適當(dāng)處理可以重復(fù)利用。較佳地，所述裝置對液滴的回收分割粒徑可達(dá)5微米，大于10微米的液滴回收率 大于90%，分離時間為1-3秒。旋流分離器溢流口處，液滴的含量不大于lOOppm。該裝置的使用，降低了廢氣中親水性氣體的含量，減少了對環(huán)境的污染。較佳地，廢氣處理裝置氣液強化分離可廣泛應(yīng)用于天然氣、焦?fàn)t氣、煤氣、合成氨 廠半水煤氣、石油裂解氣等氣體夾帶的溶劑回收，LPG夾帶的溶劑回收、天然氣井場和集氣 站的氣液(固)分離處理，也可適用于各種含胺液化石油氣的胺劑回收、操作異?！芭馨贰?時的胺液回收。它在回收胺的同時，降低了液化石油氣產(chǎn)品中胺液的含量，降低了精脫硫負(fù) 荷，減少了精脫硫過程產(chǎn)生的堿渣，提高了液化石油氣產(chǎn)品質(zhì)量等級。以下參看附圖。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的廢氣吸收旋流處理工藝的示意圖。如圖1所 示，含親水性氣體的廢氣由氣體進口進入洗滌管1，與由溶氣泵4制備并從噴嘴2噴出的吸 收洗滌劑逆流接觸；隨后利用靜態(tài)混合元件3，使氣液兩相再一次進行湍流混合，尾氣得以 被進一步順流洗滌，接著利用液沫分離器6初步脫除尾氣中的液滴，隨后尾氣從氣體出口 管5排出，在一定的壓力作用下通過特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)管切向進入旋流分離器8的旋流腔進行 高速旋轉(zhuǎn)，由于強大離心力的作用，在旋流腔內(nèi)形成向下的外旋流和向上的內(nèi)旋流，密度大 的霧滴進入外旋流作為吸收液從旋流腔下端液體出口進入回收槽，而凈化氣進入內(nèi)旋流， 作為脫液產(chǎn)品從旋流腔上端的氣體出口排出，從而實現(xiàn)液體和氣體的分離，其中，所述洗滌 管1和液沫分離器6置于具有排液口的洗滌劑貯槽7中。圖2是本發(fā)明中使用的旋流分離器的工作原理的示意圖。如圖2所示，旋流分離 器的芯管主要由分離錐30、尾管和溢流口 40等部分組成；從氣體出口管排出的尾氣(廢氣 /吸收洗滌劑)在一定壓力作用下從旋流管的混合物進口 10沿切線方向進入旋流管的內(nèi) 部進行高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)分離錐后因流道截面的改變，使液流增速并形成螺旋流態(tài)，當(dāng)氣體進入 尾錐后因流道截面的進一步縮小，旋流速度繼續(xù)增加，在分離器的內(nèi)部形成了一個穩(wěn)定的 離心力場，氣體在錐管的中心區(qū)聚結(jié)成氣芯20，從溢流口排出廢氣，從底流口排出吸收洗滌 劑，從而實現(xiàn)氣液的分離。本發(fā)明的方法和裝置的主要優(yōu)點在于本發(fā)明的方法和裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實施，投資成本低，體積小，操作方便，故障率 低，壓力損失小，分離效率高，適合長周期運轉(zhuǎn)，減少了廢氣排放量和吸收洗滌劑跑損，預(yù)防 了廢氣和吸收洗滌劑對大氣環(huán)境的污染，提高了吸收洗滌劑的利用率；實施例下面結(jié)合具體的實施例進一步闡述本發(fā)明。但是，應(yīng)該明白，這些實施例僅用于說 明本發(fā)明而不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的試驗方法，通常 按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數(shù)按重量 計。中g(shù)石油化工fl針分有β艮公司E陵分公司仆J巴事業(yè)部尿素裝污染防治工頁為了降低尾氣中氨氣含量，采用了本發(fā)明的裝置。下表示出了尾氣的組分情況
6 具體工藝流程如圖1所示。撞擊泡沫流洗滌器由洗滌管、噴嘴、靜態(tài)混合元件、液沫分離器和氣體出口管組 成。含氨尾氣由氣體進口進入洗滌管，與由溶氣泵制備并從噴嘴噴出的溶氣5%稀氨水逆流 接觸，此時氨氣被充分吸收，隨后利用靜態(tài)混合元件使氣液兩相再一次進行湍流混合，尾氣 得以被進一步順流洗滌，接著利用液沫分離器初步脫除尾氣中的液滴，隨后尾氣從氣體出 口管排出。旋流分離器的芯管主要由分離錐、尾管和溢流口等部分組成。從氣體出口管排出 的夾帶氨液的尾氣在一定的壓力作用下從旋流管進口沿切線方向進入旋流管的內(nèi)部進行 高速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)分離錐后因流道截面的改變，使液流增速并形成螺旋流態(tài)，當(dāng)氣體進入尾錐后 因流道截面的進一步縮小，旋流速度繼續(xù)增加，在分離器的內(nèi)部形成了一個穩(wěn)定的離心力 場，氣體在錐管的中心區(qū)聚結(jié)成氣芯，從溢流口排出，從而實現(xiàn)氨液和氣體的分離。HL/G100型旋流分離器的氣相進口與出口之間的壓力降小于0. 003MPa，且在設(shè)計 條件下，凈化氣體中液滴含量不大于lOOppm，規(guī)定頻次的分析值(不大于IOOppm)合格率 彡95%。旋流芯管設(shè)計壽命為6年，設(shè)備承壓部件設(shè)計及制造按照GB150-1998要求執(zhí)行， 保證在正常情況下連續(xù)運轉(zhuǎn)3年。該套溶氣泵_撞擊泡沫流洗滌器_旋流分離器組合裝置(見圖1)既可脫除氨氣， 降低氨氣對環(huán)境的污染，又可脫除氨液，減少氨液的跑損及其對環(huán)境的污染，保證氨液的循 環(huán)利用，也便于氨氣的收集，從而增加了經(jīng)濟效益。在本發(fā)明提及的所有文獻(xiàn)都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻(xiàn)被單獨 引用作為參考那樣。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
權(quán)利要求
一種廢氣吸收旋流處理方法，該方法包括將含親水性氣體的廢氣與吸收洗滌劑逆流接觸，使氣液兩相湍流混合；對混合氣進行順流洗滌，以脫除其中的親水性氣體；以及對夾帶有吸收洗滌劑的廢氣進行旋流分離，以脫除廢氣中夾帶的吸收洗滌劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收洗滌劑是由溶氣泵制得的氣-液混 合物。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用以脫除廢氣中夾帶的親水性氣體的兩次 洗滌是使用撞擊泡沫流洗滌進行的。
4.一種廢氣吸收旋流處理裝置，它包括洗滌管(1)，用以將含親水性氣體的廢氣與吸收洗滌劑逆流接觸，使氣液兩相湍流混合；置于所述洗滌管(1)內(nèi)的靜態(tài)混合元件(3)，用以對混合氣進行順流洗滌，以脫除其中 的親水性氣體；以及與所述洗滌管(1)連接的旋流分離器(8)，用以對夾帶有吸收洗滌劑的廢氣進行旋流 分離，以脫除廢氣中夾帶的吸收洗滌劑。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，它還包括置于所述洗滌管(1)內(nèi)的噴嘴 (2)，用以噴射吸收洗滌劑以與含親水性氣體的廢氣逆流接觸。
6.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，它還包括與所述洗滌管(1)連接的溶氣 泵(4)，用以制備用作吸收洗滌劑的氣-液混合物。
7.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，它還包括與所述旋流分離器(8)連接 的、置于旋流分離器(8)前的液沫分離器(6)，用以初步脫除進入旋流分離器(8)的廢氣中 的部分液滴。
8.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述旋流分離器(8)的氣體出口與進口 之間的壓力降不大于0. 003MPa。
9.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述旋流分離器(8)的出口液滴含量不 大于lOOppm，規(guī)定頻次的分析值合格率> 95%。
10.如權(quán)利要求4或5所述的裝置，其特征在于，所述裝置對液滴的回收分割粒徑達(dá)5 微米，大于10微米的液滴的回收率大于90%，分離時間為1-3秒。
全文摘要
本發(fā)明涉及廢氣吸收旋流處理方法與裝置，提供了一種廢氣吸收旋流處理方法，該方法包括將含親水性氣體的廢氣與吸收洗滌劑逆流接觸，使氣液兩相湍流混合；對混合氣進行順流洗滌，以脫除其中的親水性氣體；以及對夾帶有吸收洗滌劑的廢氣進行旋流分離，以脫除廢氣中夾帶的吸收洗滌劑。本發(fā)明還提供了一種廢氣吸收旋流處理裝置。
文檔編號B01D53/18GK101912715SQ20101026950
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月31日
發(fā)明者劉毅, 呂文杰, 張艷紅, 李志明, 汪華林, 沈其松, 王劍剛, 馬良 申請人:華東理工大學(xué)