專利名稱：生物質(zhì)燃氣提純吸收塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于凈化沼氣等生物質(zhì)燃氣中的二氧化碳、硫化氫、氨、氯化氫等副產(chǎn)氣體的的吸收塔。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)燃氣是一種可再生能源，可以用于熱電聯(lián)產(chǎn)、汽車燃料和注入天然氣管網(wǎng)等，由于石油和天然氣價格的不斷上漲，生物質(zhì)燃氣的純化已經(jīng)獲得了更多的關(guān)注，其應(yīng)用前景不可估量。根據(jù)制備方法可以將生物質(zhì)燃氣分為兩大類，一種是生物質(zhì)在高溫缺氧條件下發(fā)生不完全燃燒和熱解，產(chǎn)生的可燃氣體，主要成分是一氧化碳、氫氣、氮氣等；一種是生物質(zhì)在厭氧條件下被厭氧菌利用產(chǎn)生的沼氣，主要成分是甲烷、二氧化碳、硫化氫、氨、氯化氫，由于沼氣制備技術(shù)較為成熟，因此沼氣在生物質(zhì)燃氣中占有較大比重。根據(jù)最終用途，生物質(zhì)燃氣(特別是沼氣)的前期處理步驟必不可少。生物質(zhì)燃氣中能源的含量與甲烷的濃度成正比，在純化過程中通過脫除副產(chǎn)氣體能使生物質(zhì)燃氣的能源含量增加。對于那些氣體能源含量要求高的應(yīng)用，如作為汽車燃料和注入天然氣管網(wǎng)，生物質(zhì)燃氣就必須進行凈化提純處理，以除去二氧化碳、硫化氫、氨、氯化氫等副產(chǎn)氣體。同時，有效處理回收的二氧化碳和硫化氫、氨、氯化氫等副產(chǎn)氣體對減少環(huán)境污染、控制生產(chǎn)成本有重要意義。生物質(zhì)燃氣凈化提純后使其產(chǎn)生了新的使用價值，然而凈化提純卻增加了生物質(zhì)燃氣的生產(chǎn)成本，因此需要有一個優(yōu)化的凈化提純過程，即整個凈化提純過程能耗低、效率高，并且氣體中甲烷含量高，同時還要盡可能的減少凈化提純過程中的甲烷排放量。目前已經(jīng)存在變壓吸附(PSA)、膜分離、冷凍分離和溶劑吸收法等生物質(zhì)燃氣凈化提純技術(shù)，并且還在不斷完善，溶劑吸收法處理相對簡單，且成本相對較低，應(yīng)用前景廣泛。吸收塔是生物質(zhì)燃氣溶劑吸收法工藝的主要設(shè)備，通常生物質(zhì)燃氣經(jīng)過壓縮后從吸收塔底部進入，溶劑從頂部進入進行反相流動吸收，為提高吸收效率，吸收塔常與液體再分布器和支承柵板等配合使用。目前生物質(zhì)燃氣吸收塔的設(shè)計已經(jīng)較為成熟，其外形多為圓柱形，主要由除沫器、噴頭、液體分布器、填料層、支承柵板、支座等構(gòu)成。如藤本雅樹等發(fā)明的氣體吸收塔(藤本雅樹，田野龍海.氣體吸收塔，專利號CN1044599A.)、曾子平發(fā)明的低濃度二氧化硫吸收塔(曾子平，低濃度二氧化硫吸收塔，專利號CN2555917Y.)等專利設(shè)計的吸收塔外觀都為圓柱形，里面設(shè)置除沫器、噴頭、液體分布器、填料層、支承柵板等組成。液體由塔上部液體分布器均勻噴灑到填料層上，靠重力作用沿填料表面呈膜流下。氣體則在壓強推動下，由塔的下部進入，穿過填料層的間隙，從塔頂排除。氣液兩相在填料的潤濕表面上進行接觸，其組成沿塔高變化。這樣的設(shè)計目的是使液體與氣體逆流接觸，增加氣液相的接觸傳質(zhì)。但是存在以下問題，氣液接觸時間短，提純效率低，氣流阻力大，氣流不能有序平穩(wěn)的流動，存在氣串的現(xiàn)象，溶劑用量大，塔內(nèi)流體分布不均勻。
實用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種能延長氣液接觸時間、液體用量少，提純效率高的生物質(zhì)燃氣提純吸收塔。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，包括塔體(I)，所述塔體⑴內(nèi)腔的底部為集液槽(Ia)，所述集液槽(Ia)上方的塔體(I)內(nèi)沿徑向設(shè)有填料層(4)，所述填料層(4)的上方設(shè)有液體再分布器(5)，所述液體再分布器
(5)上方的塔體(I)的塔壁上設(shè)有液體入口，所述液體入口上裝有液體分配管(7)，所述液體分配管(7)上裝有液體分布器￠)，所述液體入口上方的塔體(I)內(nèi)裝有除沫器(8)，所述塔體(I)的頂端設(shè)有氣體出口(Ib)；所述集液槽(Ia)的底板上設(shè)有液體出口，該液體出口與液體分配管(7)通過管道 連通，所述集液槽(Ia)的底部設(shè)有氣體進口(Ic)，所述集液槽(Ia)內(nèi)沿徑向設(shè)有支撐柵板(10)，所述支撐柵板(10)上裝有螺旋形氣管(11)，該螺旋形氣管(11)上分布有氣體分布器(12)，所述氣體分布器(12)的氣體入口與螺旋形氣管(11)相通，該螺旋形氣管(11)的入口與氣體進口(Ic)相通。采用上述技術(shù)方案，支撐柵板位于集液槽的液面下，氣體再分布器和螺旋形氣管組合設(shè)計，能有效調(diào)整集液槽內(nèi)的氣流分布，延長氣流通過時間，降低氣流阻力，促使氣流有序平穩(wěn)流動，增加氣液接觸傳質(zhì)，消除“氣竄”現(xiàn)象，提高吸收效率。解決了提純效果差、用水量大、壓力高等問題；集液槽中的液體出口通過管道與液體入口連通，通過液體分布器噴灑到填料層，氣體在填料層與液體進行交換，液體在重力作用下，回到集液槽，一次進水后無需再次補水，富液可多次用于吸收過程，實現(xiàn)了該過程的連續(xù)循環(huán)操作，相對于現(xiàn)有技術(shù)體現(xiàn)出了經(jīng)濟性、環(huán)保性和靈活性。在上述技術(shù)方案中，為了使得能更有效調(diào)整儲液段的氣流分布，延長氣流通過時間，所述集液槽(Ia)內(nèi)設(shè)有兩層支撐柵板(10)，該兩層支撐柵板(10)上各裝有一個螺旋形氣管(11)，該兩層支撐柵板(10)上的螺旋形氣管(11)相通，并且該兩層支撐柵板(10)上的螺旋形氣管(11)上均分布有氣體分布器(12)。在上述技術(shù)方案中所述氣體分布器(12)包括兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)、兩個預(yù)分配管(12d)以及升氣管(12c)，兩個預(yù)分配管(12d)裝在兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)上，所述兩個預(yù)分配管(12d)組成十字型，它們的交叉點與兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)的圓心重合，兩個預(yù)分配管(12d)的交叉處固定在螺旋形氣管(11)上，并在它們的交叉處設(shè)有與螺旋形氣管(11)相通的氣體入口，所述預(yù)分配管(12d)以及兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)上均分布有小孔，所述預(yù)分配管(12d)的兩端與外圓環(huán)管(12b)相通，所述預(yù)分配管(12d)上的其中兩個小孔與內(nèi)圓環(huán)管(12a)相通，所述預(yù)分配管(12d)上的其他小孔以及外圓環(huán)管(12b)和內(nèi)圓環(huán)管(12a)上的小孔上均裝有升氣管(12c)。在上述技術(shù)方案中為了方便安裝，所述塔體(I)的底部設(shè)有安裝支座(13)。在上述技術(shù)方案中所述集液槽(Ia)的液體出口處設(shè)有防渦流器(14)。防渦流器能防止漩渦的產(chǎn)生，避免出口管處因液封作用受到破壞，減少容器內(nèi)液面波動，維持工藝操作的穩(wěn)定性。在上述技術(shù)方案中所述塔體(I)底部的塔壁上設(shè)有與集液槽(Ia)相通的上液位孔(15a)和下液位孔(15b)，所述上液位孔(15a)位于下液位孔(15b)的上方。上液位孔和下液位孔可用于清洗塔體時注水，也可以液位孔中裝液位計觀察集液槽內(nèi)的液位情況，方便調(diào)節(jié)集液槽內(nèi)液位高度。在上述技術(shù)方案中所述所述集液槽(Ia)上方的塔體⑴內(nèi)設(shè)有四層填料支撐柵板(2)，每兩層填料支撐柵板(12)之間設(shè)有一層填料層(4)，每層填料層(4)上方的填料支撐柵板(2)的下方裝有液體再分布器(5)，所述液體分布器(6)位于最高層填料支撐柵板
(2)的上方。設(shè)置多級吸收單元(填料層)，可根據(jù)需要進行增減，有利于簡化流程和減少能耗，并有效降低成本和減少占地面積。在上述技術(shù)方案中，所述塔體(I)的塔壁上裝有上觀察窗(3b)和下觀察窗(3a)，所述上觀察窗(3b)位于靠近液體分布器￠)的位置，所述下觀察窗(3a)位于集液槽(Ia)與最底層的填料支撐柵板(2)之間。觀察窗可查看塔內(nèi)液體的流動情況在上述技術(shù)方案中所述塔體(I)的頂部的塔壁上裝有安全閥(10)。
·[0019]在上述技術(shù)方案中所述塔體(I)的內(nèi)壁分布有錐形的凸點(16)。以消除液體在向下流動時往塔壁面的“彌散”現(xiàn)象；有益效果本實用新型能有效調(diào)整集液槽內(nèi)的氣流分布，延長氣流通過時間，降低氣流阻力，促使氣流有序平穩(wěn)流動，增加氣液接觸傳質(zhì)，消除“氣竄”現(xiàn)象，提高吸收效率、消除液體在向下流動時往塔壁面的“彌散”現(xiàn)象。

圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的螺旋形氣管在支撐柵板上的分布示意圖；圖3為圖2中A處的局部放大圖；圖4為升氣管在預(yù)分配管上的分布示意圖；圖5為實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明實施例1，如圖1-4所示，本實用新型的生物質(zhì)燃氣提純吸收塔由塔體1、填料支撐柵板2、填料層4、液體再分布器5、液體分布器6、液體分配管7、除沫器8、管道9、支撐柵板10、螺旋形氣管11、氣體再分布器12、安裝支座13、防渦流器14等部件組成。所述塔體I為圓臺形，其底部半徑略大于上部半徑，所述塔體I的底部設(shè)有安裝支座13。所述塔體I內(nèi)腔的底部為集液槽la，所述集液槽Ia的底板上設(shè)有液體出口，在該液體出口處裝有防渦流器14，所述集液槽Ia的底部設(shè)有氣體進口 lc，所述集液槽Ia內(nèi)沿徑向設(shè)有支撐柵板10，支撐柵板10位于集液槽Ia內(nèi)的液面下，所述支撐柵板10上裝有螺旋形氣管11，該螺旋形氣管11上分布有至少四個的氣體分布器12，這里選擇16個，所述氣體分布器12的氣體入口與螺旋形氣管11相通，該螺旋形氣管11的入口與氣體進口 Ic相通。所述氣體分布器12包括兩個同心的圓環(huán)管12a、12b、兩個預(yù)分配管12d以及升氣管12c，兩個預(yù)分配管12d裝在兩個同心的圓環(huán)管12a、12b上，所述兩個預(yù)分配管12d組成十字型，它們的交叉點與兩個同心的圓環(huán)管12a、12b的圓心重合，兩個預(yù)分配管12d的交叉處固定在螺旋形氣管11上，并在它們的交叉處設(shè)有與螺旋形氣管11相通的氣體入口，所述預(yù)分配管12d以及兩個同心的圓環(huán)管12a、12b上均分布有小孔，所述預(yù)分配管12d的兩端與外圓環(huán)管12b相通，所述預(yù)分配管12d上的其中兩個小孔與內(nèi)圓環(huán)管12a相通，所述預(yù)分配管12d上的其他小孔以及外圓環(huán)管12b和內(nèi)圓環(huán)管12a上的小孔上均裝有升氣管12c。所述塔體I底部的塔壁上設(shè)有與集液槽Ia相通的上液位孔15a和下液位孔15b，所述上液位孔15a位于下液位孔15b的上方，所述上液位孔15a和下液位孔15b上裝有閥門。其中下液位孔15b位于集液槽Ia的液面下。上液位孔15a位于液面上。所述所述集液槽Ia上方的塔體I內(nèi)由上到下設(shè)有四層填料支撐柵板2，每兩層填料支撐柵板12之間設(shè)有一層填料層4，所述的填料層4可采用本領(lǐng)域常用的通用型填料，填料形狀為鮑爾環(huán)，堆積方式為亂堆或齊堆，為避免操作中因氣速波動而使填料被沖動及損壞，可以在填料層頂部設(shè)置填料壓板或擋網(wǎng)，避免填料層結(jié)構(gòu)及塔的性能急劇惡化而造成阻塞；所述的填料支承柵板2可采用本領(lǐng)域常用的耐腐蝕性材料，根據(jù)填料體積及持液量來確定其荷載和截面積；每層填料層4上方的填料支撐柵板2的下方均裝有液體再分布器5，所述塔體I的上部的塔壁上設(shè)有液體入口，所述液體入口上裝有液體分配管7，所述液體分配管7通過管道9與集液槽Ia下部的液體出口連通，所述液體分配管7上裝有液體分布器6,所述液體分布器6位于塔體I的中部，所述液體分布器6位于最上層填料支撐柵板2的上方，液體分布器6的其作用是提供精細霧化噴霧，可120度旋轉(zhuǎn)淋灑，使用本領(lǐng)域常用的環(huán)管式孔管液體分布器，采用外界壓力推動，確保噴淋密度范圍在2. 5-25m3/m2 · h ；所述液體入口上方的塔體I內(nèi)裝有除沫器8，所述塔體I的頂端設(shè)有氣體出口 Ib ；所述塔體I的頂部的塔壁上還裝有安全閥10。為了方便觀察塔體I內(nèi)的液體流動，所述塔體I的塔壁上裝有上觀察窗3b和下觀察窗3a，所述上觀察窗3b位于靠近液體分布器6的位置，所述下觀察窗3a位于集液槽Ia與最底層的填料支撐柵板2之間。為了避免液體在在向下流動時往塔壁面的“彌散”現(xiàn)象；所述塔體I的內(nèi)壁分布有錐形的凸點16。粗沼氣中甲烷含量為60-70vol. %，二氧化碳含量為30-40vol. %。粗沼氣由氣體進口 Ic進入，進入螺旋形管路11上連接的氣體分布器12，利用壓強差的推動，在集液槽Ia中與吸收液充分接觸后上升進入填料層，在多級吸收單元中與填料和吸收液充分接觸傳質(zhì)，即分別穿過吸收單元的填料支撐柵板2、填料層4、液體再分布器5的間隙，最后經(jīng)過除沫器8后離開吸收塔。吸收液由液體入口進入，通過液體分配管7輸送到液體分布器6，液體分布器6可以120度旋轉(zhuǎn)均勻淋灑到填料層4上，靠重力作用沿填料層4表面呈膜流下，分別穿過吸收單元的填料支撐柵板2、液體再分布器5的間隙、填料層4，進入集液槽lc，富液經(jīng)過防渦流器14后，通過管道9再次回到液體分配管7，富液可多次循環(huán)用于沼氣凈化提純。經(jīng)過上述吸收塔凈化提純處理的粗沼氣從塔頂排出后，甲烷含量可提高到97vol. %以上，二氧化碳含量低于3vol. %。實施例2，如圖5所示，其他結(jié)構(gòu)與實施例1相同。所述集液槽Ia內(nèi)設(shè)有兩層支撐柵板10，該兩層支撐柵板10上各裝有一個螺旋形氣管11，該兩層支撐柵板10上的螺旋形氣管11相通，并且該兩層支撐柵板10上的螺旋形氣管11上均分布有氣體分布器12。本實用新型不局限于具體的實施方式，所述填料支撐柵板2的數(shù)量還可以增加，也就是說填料層4的數(shù)量還可以根據(jù)需要調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，包括塔體(I)，其特征在于所述塔體(I)內(nèi)腔的底部為集液槽(Ia)，所述集液槽(Ia)上方的塔體(I)內(nèi)沿徑向設(shè)有填料層(4)，所述填料層(4)的上方設(shè)有液體再分布器(5)，所述液體再分布器(5)上方的塔體(I)的塔壁上設(shè)有液體入口，所述液體入口上裝有液體分配管(7)，所述液體分配管(7)上裝有液體分布器(6)，所述液體入口上方的塔體(I)內(nèi)裝有除沫器(8)，所述塔體⑴的頂端設(shè)有氣體出口(Ib)； 所述集液槽(Ia)的底板上設(shè)有液體出口，該液體出口與液體分配管(7)通過管道(9)連通，所述集液槽(Ia)的底部設(shè)有氣體進口(Ic)，所述集液槽(Ia)內(nèi)沿徑向設(shè)有支撐柵板(10)，所述支撐柵板(10)上裝有螺旋形氣管(11)，該螺旋形氣管(11)上分布有氣體分布器(12)，所述氣體分布器(12)的氣體入口與螺旋形氣管(11)相通，該螺旋形氣管(11)的入口與氣體進口(Ic)相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述集液槽(Ia)內(nèi)設(shè)有兩層支撐柵板(10)，該兩層支撐柵板(10)上各裝有一個螺旋形氣管(11)，該兩層支撐柵板(10)上的螺旋形氣管(11)相通，并且該兩層支撐柵板(10)上的螺旋形氣管(11)上均分布有氣體分布器(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述氣體分布器(12)包括兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)、兩個預(yù)分配管(12d)以及升氣管(12c)，兩個預(yù)分配管(12d)裝在兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)上，所述兩個預(yù)分配管(12d)組成十字型，它們的交叉點與兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)的圓心重合，兩個預(yù)分配管(12d)的交叉處固定在螺旋形氣管(11)上，并在它們的交叉處設(shè)有與螺旋形氣管(11)相通的氣體入口，所述預(yù)分配管(12d)以及兩個同心的圓環(huán)管(12a、12b)上均分布有小孔，所述預(yù)分配管(12d)的兩端與外圓環(huán)管(12b)相通，所述預(yù)分配管(12d)上的其中兩個小孔與內(nèi)圓環(huán)管(12a)相通，所述預(yù)分配管(12d)上的其他小孔以及外圓環(huán)管(12b)和內(nèi)圓環(huán)管(12a)上的小孔上均裝有升氣管(12c)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述塔體(I)的底部設(shè)有安裝支座(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述集液槽(Ia)的液體出口處設(shè)有防渦流器(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述塔體(I)底部的塔壁上設(shè)有與集液槽(Ia)相通的上液位孔(15a)和下液位孔(15b)，所述上液位孔(15a)位于下液位孔(15b)的上方。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述集液槽(Ia)上方的塔體(I)內(nèi)由上到下設(shè)有四層填料支撐柵板(2)，每兩層填料支撐柵板(12)之間設(shè)有一層填料層(4)，每層填料層(4)上方的填料支撐柵板(2)的下方均裝有液體再分布器(5)，所述液體分布器(6)位于最高層填料支撐柵板(2)的上方。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述塔體(I)的塔壁上裝有上觀察窗(3b)和下觀察窗(3a)，所述上觀察窗(3b)位于靠近液體分布器(6)的位置，所述下觀察窗(3a)位于集液槽(Ia)與最底層的填料支撐柵板(2)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述塔體(I)的頂部的塔壁上裝有安全閥(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，其特征在于所述塔體(I)的內(nèi)壁分布有錐形的凸點(16)。
專利摘要本實用新型公開了一種生物質(zhì)燃氣提純吸收塔，塔體內(nèi)腔的底部為集液槽，集液槽上方的塔體內(nèi)沿徑向設(shè)有填料層，填料層的上方設(shè)有液體再分布器，液體再分布器上方的塔體上設(shè)有液體入口，液體入口上裝有液體分配管，液體分配管上裝有液體分布器，液體入口上方的塔體內(nèi)裝有除沫器，塔體的頂端設(shè)有氣體出口；集液槽的底板上設(shè)有液體出口，該液體出口與液體分配管通過管道連通，集液槽的底部設(shè)有氣體進口，集液槽內(nèi)裝有螺旋形氣管，該螺旋形氣管上分布有氣體分布器，該螺旋形氣管的入口與氣體進口相通。本實用新型能有效調(diào)整氣流分布，延長氣流通過時間，降低氣流阻力，促使氣流有序平穩(wěn)流動，增加氣液接觸傳質(zhì)，消除“氣竄”現(xiàn)象，提高吸收效率。
文檔編號B01D53/18GK202823103SQ201220450430
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者杜安珂, 袁康, 陳國強 申請人:重慶市科學(xué)技術(shù)研究院