細孔篩板式鼓泡塔的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于化工和環(huán)保技術域的氣液傳質(zhì)設備，應用于蒸餾、吸收、分離、洗滌、凈化等工藝過程。一種細孔篩板鼓泡塔，包括筒體、進氣口、出氣口、微通道細孔篩板、吸液透氣網(wǎng)和降液器。液相輸送到吸液透氣網(wǎng)，被進入鼓泡塔的氣體夾帶，形成氣液混合物并穿過所述塔板的微通道細孔后，在塔板的上方形成鼓泡層。細孔篩板鼓泡塔采用微孔通道篩板和吸液透氣網(wǎng)板下供液方式，形成氣液兩相流穿過微孔通道，顯著增大了氣液接觸面積，強化了傳質(zhì)過程。本實用新型結構簡單、操作穩(wěn)定、便于維護，壓力損失小、耗液量小，設備投資和運行能耗低。
【專利說明】細孔篩板式鼓泡塔

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鼓泡塔，屬于化工和環(huán)?！炯夹g領域】的氣液傳質(zhì)設備，可以廣泛應用于化工、環(huán)保、冶煉、輕工等行業(yè)的蒸餾、吸收、分離、洗滌、凈化等工藝過程。

【背景技術】
[0002]吸收塔是一類重要的處理氣體中的揮發(fā)性污染物和粉塵的凈化裝置和工藝，典型地可以分為噴淋塔(噴霧塔)、填充塔、板式塔和噴射鼓泡塔(Jet bubbling tower)。按照氣液接觸的動力來源，吸收塔可以分為將液體噴射到氣相中的液體噴射方式和將氣體噴射到液相的氣體噴射方式。為了提高處理效率、降低投資和運行費用，提高吸收塔中的氣液接觸效率是一個主要的研宄方向。
[0003]常見的噴淋式凈化工藝，依靠水泵的動力將水提升后通過噴淋頭、霧化頭向下噴淋，或噴灑在擋板上形成水簾流下，空氣在風機抽吸下自下而上流動，與液相逆流接觸。操作條件為氣體流速0.5?2m/s，耗水量0.5?1.5L/m3，壓力損失100?500Pa，其結構簡單，阻力小，但設備龐大，耗水量大，除塵效率較低。另一種自激式凈化工藝，氣流轉(zhuǎn)彎向下沖擊水面后，通過S形通道節(jié)流激起大量的水花，由于塵粒與液滴之間的碰撞、攔截和凝聚作用，使含塵氣體得以凈化。操作條件為氣體流速10?20m/s，耗水量0.05?0.lL/m3，壓力損失1000?1500Pa，除塵效率可達95%，其結構緊湊，占地面積小，負荷適應性好，耗水量少，但壓力損失很大。
[0004]板式塔是常見的鼓泡型洗滌器，塔板上分布大量氣孔供氣相通過，氣液接觸在塔板上的鼓泡層進行，液相由水泵泵送從塔頂向下噴淋，氣流穿過液層時形成大量氣泡并不斷破裂和更新，在鼓泡區(qū)將粉塵捕集下來，常采用多層塔板以提高凈化效率。操作條件為氣體流速I?3m/s，耗水量0.1?0.3 L/m3，壓力損失300?lOOOPa。板式塔按孔徑分為小孔篩板(3?8mm)和大孔篩板(10?25mm)。小孔篩板易堵塞，不適宜處理臟的、粘性大的和帶固體粒子的料液；大孔篩板則易漏液，要求的操作壓力高，傳質(zhì)效率也較低。篩板塔較好地兼顧了處理通量、凈化性能和運行能耗，但其結構較復雜、操作彈性小、安裝要求高。
[0005]噴射鼓泡式吸收塔的工作原理是，被處理氣體由噴射管導入由上下盤板組成的封閉空間中形成氣層，從液體中鼓泡上升，穿過氣體分散板或整流上升管后，氣體夾帶的液體在盤板上部形成一個由大量不斷形成和破碎的氣泡組成的連續(xù)的鼓泡層。由于氣液間的多級接觸和龐大的接觸面積，噴射鼓泡式吸收塔的傳質(zhì)速率很高，可以有效吸收去除氣體中所含揮發(fā)性污染物，而粉塵等微細顆粒物也在接觸液膜后被去除。其典型應用如日本千代田化工公司的C-T121鼓泡式吸收塔脫硫工藝，美國專利“Gas sparging method (US4368060) ”、中國專利“處理含有灰塵和化學污染物的廢氣的方法與設備(CN90104117) ”、“使用氣體多層篩板用于煙道氣濕法脫硫的方法和裝置(CN1086597C) ”。
[0006]由于噴射鼓泡塔依靠氣體壓力形成鼓泡層，對于氣體分散板的水平度要求很高。即使氣體分散板的安裝發(fā)生幾毫米的傾斜，就意味著氣體分散板的不同區(qū)域存在幾毫米水柱的壓差，氣體將從液位低的區(qū)域的排氣孔通過，而液位高的區(qū)域還可能從噴氣孔漏液進而破壞氣液循環(huán)。然而，現(xiàn)有技術中氣體噴射管從吸收塔上方穿過氣體分散板通入氣層區(qū)，氣體分散板不僅結構復雜，制造、安裝和維修都很困難，而且與其它部件相互支撐緊固，無法在應用現(xiàn)場調(diào)整水平度，將嚴重影響噴射鼓泡塔的運行和處理效率。進而，被處理氣體從噴射管導入氣體分散板下方，沖擊液面并夾帶液體穿過噴射孔后上升，在徑向不同位置的攜液量是不均勻的，越靠近噴射管區(qū)域的氣沖攜液量越大，遠離噴射管區(qū)域的氣沖攜液量越小，降低了氣液接觸效率。其次，噴射管從吸收塔上方穿過氣體分散板，使吸收塔上方的空間利用效率低，增大了設備的體積和成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，其目的是提供一種新型的細孔篩板式鼓泡塔，能顯著增大氣液接觸效率，提高鼓泡塔的反應速度或凈化效率，減小系統(tǒng)的壓降和能耗，其結構簡單、操作穩(wěn)定、便于維護。
[0008]本發(fā)明采取的技術方案，是一種細孔篩板式鼓泡塔，包括筒體、進氣口、出氣口、至少一層塔板和降液器。進氣口設置在筒體下部、液面以上的位置；出氣口設置在筒體上部、塔板鼓泡層以上的位置。氣相分配器與進氣口相通，使進氣在筒體的徑向均勻分布；筒體截面積較小時可以不設氣相分配器。
[0009]特別地，所述塔板是細孔篩板，也稱蜂窩篩網(wǎng)，由金屬薄片或陶瓷纖維片卷壓成型、或金屬薄板沖壓成型、或注塑成型，是具有一定高度、遍布微孔通道的篩網(wǎng)，其結構參數(shù)為高度3?30_，平均孔徑0.5?5_，開孔率為0.3?0.9。進一步地，細孔篩板的優(yōu)選結構參數(shù)為高度10?20mm，平均孔徑I?3mm，開孔率為0.5?0.8。根據(jù)中國工程標準化協(xié)會標準CECS97:97，氣體通過多孔介質(zhì)在液相中產(chǎn)生直徑大于3mm氣泡的氣體擴散裝置稱為中大孔擴散器，在液相中產(chǎn)生直徑小于3_氣泡的高效氣體擴散裝置稱為微孔擴散器。細孔篩網(wǎng)的微孔通道產(chǎn)生的氣泡直徑小，極大地增加了氣液接觸面積，強化了傳質(zhì)過程。
[0010]所述降液器是至少一根降液管，或設于所述篩板邊緣的溢流槽，以控制鼓泡層的液位高度。降液器上端開口設V型齒槽，齒槽根部與塔板之間的高度差稱為溢流高度。
[0011]特別地，所述塔板下方設有吸液透氣網(wǎng)。吸液透氣網(wǎng)由開有多個通孔的泡沫金屬材料制成，或由開有多個通孔的吸水性纖維材料制成，或由中間夾有吸水材料的雙層或多層絲網(wǎng)制成，其開孔率大，氣相阻力并不高。液相分配器噴出的液滴、或鼓泡層的溢流液體、或由塔板漏下的液滴被輸送到所述吸液透氣網(wǎng)，被吸液透氣網(wǎng)吸收和存貯。吸液透氣網(wǎng)與所述塔板的距離為O?100mm，優(yōu)先距離為5?20mm。
[0012]進一步地，所述液相分配器設在塔板與吸液透氣網(wǎng)之間。液相分配器產(chǎn)生微細液滴，噴射到所述吸液透氣網(wǎng)上，或?qū)⒁后w噴射到靠近塔板底部的位置，液體被自下而上的氣流夾帶進入塔板的微通道細孔。
[0013]進一步地，所述的細孔篩板鼓泡塔設有兩層或多層塔板。上層塔板的孔徑小于等于下層塔板的孔徑，在洗滌、吸收時可以更高效地去除微小液滴或顆粒物。上層塔板的溢流高度小于等于下層塔板的溢流高度，有利于減小鼓泡塔的壓力損失、降低系統(tǒng)能耗。
[0014]進一步地，在所述筒體上部、塔板的上方，設有輔助液相分配器向下噴液，以提高鼓泡塔的液氣比，可以減小壓力損失、降低能耗。
[0015]液相被輸送到所述吸液透氣網(wǎng)，被從所述進氣口進入鼓泡塔的氣體夾帶，形成氣液混合物并穿過所述塔板的微通道細孔后，在塔板的上方形成鼓泡層。
[0016]所述細孔篩板式鼓泡塔，氣體從進氣口進入鼓泡塔內(nèi)，經(jīng)氣相分配器穩(wěn)流；液體由液相分配器噴射到吸液透氣網(wǎng)；氣體流經(jīng)吸液透氣網(wǎng)時，將吸液透氣網(wǎng)中的液體帶出，形成氣液混合物穿過細孔篩板的微孔通道，在塔板的上方產(chǎn)生大量氣泡并不斷破裂和凝并，形成鼓泡層。液相從降液器的齒槽溢出后流向下方，氣相在風機作用下向上流動，直至從出氣口排出鼓泡塔。
[0017]氣液兩相流穿過微孔通道時主要以微細氣泡形式通過，因而具有很大的接觸面積和很高傳質(zhì)效率；進一步地，氣液兩相在塔板上方的鼓泡層形成大量氣泡并不斷破裂和更新，強化了傳質(zhì)過程。
[0018]本發(fā)明提供的細孔篩板式鼓泡塔結構簡單、傳質(zhì)效率高，適用于氣液反應與吸收、洗滌凈化，與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:
[0019]1、采用微孔通道篩板和吸液透氣網(wǎng)供液，形成氣液兩相流穿過微孔通道，產(chǎn)生的氣泡直徑小，顯著增大了氣液接觸面積，強化了傳質(zhì)過程；
[0020]2、大量氣泡高速對篩孔進行持續(xù)沖刷，不容易產(chǎn)生結垢臟堵；
[0021]3、壓力損失小、耗液量小，設備投資和運行能耗低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是實施例1的單層細孔篩板鼓泡塔的示意性剖面圖。
[0023]圖2是實施例1的細孔篩板剖面視圖。
[0024]圖3是實施例2的多層細孔篩板鼓泡塔的示意性剖面圖。
[0025]符號說明:
[0026]1、筒體，2、進氣口，3、出氣口，5、噴液管，6、篩板，7、溢流板，8、吸液透氣網(wǎng)，9、除霧器，10液相出口，11、輔助進液器，12、鼓泡層

【具體實施方式】
[0027]參照附圖和下述的實施方式的說明，可以理解本發(fā)明的目的、特征及效果。
[0028]實施例1:
[0029]一種如圖1所示的細孔篩板式鼓泡塔，包括筒體1、進氣口 2、出氣口 3、噴液管5、篩板6、溢流板7、吸液透氣網(wǎng)8、輔助進液器11和除霧器9。進氣口 2設置在筒體下部、液面以上的位置；出氣口 3設置在筒體上部、塔板鼓泡層以上的位置。
[0030]本實施例的鼓泡塔塔板是細孔篩板6，由金屬薄片或陶瓷纖維片卷壓成型、或金屬薄板沖壓成型、或注塑成型，是具有一定高度、遍布微孔通道的篩網(wǎng)，其結構參數(shù)為高度3?30mm，平均孔徑0.5?5mm，開孔率0.3?0.9。篩板6的一側(cè)設有溢流板7，溢流板上端開有許多V形缺口，高于篩板10?50mm。
[0031]篩板6的下方設有吸液透氣網(wǎng)8，吸液透氣網(wǎng)8與篩板6的距離為O?100mm，優(yōu)先距離為5?20mm。吸液透氣網(wǎng)8由開有多個通孔的泡沫金屬材料制成，或由開有多個通孔的吸水性纖維材料制成，或由中間夾有吸水材料的雙層或多層絲網(wǎng)制成。其開孔率大，氣相阻力小。液相被輸送到吸液透氣網(wǎng)8:泵將筒體底部的液體提升，通過噴液管5噴淋到吸液透氣網(wǎng)8上；篩板6的孔的漏液，也流到吸液透氣網(wǎng)8。吸液透氣網(wǎng)8的液體被從進氣口2進入鼓泡塔的氣體夾帶，形成氣液混合物并穿過所述篩板6的微通道細孔后，在篩板6的上方形成鼓泡層12。
[0032]噴液管5是設在篩板6與吸液透氣網(wǎng)8之間的液相分配器，將液體噴到篩板6的底部。調(diào)節(jié)噴射液滴的直徑和噴射高度，使液滴噴射到靠近篩板6底部的位置，被自下而上的氣流夾帶流動穿過篩網(wǎng)6。這種板下噴射供液方式，與現(xiàn)有技術的沖擊水浴式除塵器相比，氣流速度和氣相阻力小的多，顯著降低了風機的能耗。在筒體上部、塔板的上方，設有輔助進液管11向下噴液，以提高鼓泡塔的液氣比，可以減小壓力損失、降低能耗。
[0033]噴液管5噴出的微細液滴，與從進氣口 2進入塔內(nèi)的氣體形成氣液兩相混合物，向上流動并穿過篩板6，并在篩板6上方形成鼓泡層12。液相從篩板6側(cè)邊的溢流板7的上沿溢出后，向下流回塔底；氣相向上從出氣口 3排出鼓泡塔。
[0034]現(xiàn)有技術的篩板式鼓泡塔通常為氣液逆流操作，液體分配器設于頂部，液體向下噴淋到最上方的塔板，逐塊塔板溢流而下。氣液接觸只在塔板上的鼓泡層進行，塔板的篩孔內(nèi)基本不發(fā)生氣液接觸和傳質(zhì)，孔徑通常為3?25mm。本實施例提供的技術方案，篩板6由具有一定厚度的微孔通道組成，噴液管5設在塔板的下方，噴射的液滴被自下而上的氣體夾帶，順流穿過篩板6的微孔通道后，再在篩板6上方形成鼓泡層12。氣液兩相流穿過微孔通道時主要以微細氣泡形式通過，在塔板上方的鼓泡層進一步形成大量氣泡并不斷破裂和更新，因而具有很大的接觸面積和很高傳質(zhì)效率。雖然每個微孔通道的孔徑很小，但由于孔間距很小，開孔率(篩板上篩孔的總面積與開孔區(qū)面積的比值)反而高于現(xiàn)有技術的塔板，整個塔板的壓降并不高。
[0035]輔助進液器11是設于述筒體上部、篩板6的上方的液相噴淋器，能提高鼓泡塔的液氣比，可以減小壓力損失、降低能耗。
[0036]與現(xiàn)有技術氣體以連續(xù)相通過塔板的篩孔相比，本發(fā)明中大量氣泡通過篩孔，以較高流速對篩孔進行持續(xù)的沖刷，并不容易產(chǎn)生結垢臟堵。
[0037]本實施例所提供的細孔篩板式鼓泡塔，結構簡單，運行穩(wěn)定，制造、調(diào)試和維護方便；耗水量0.1?0.3L/m3，壓力損失200?500Pa，氣液接觸效率很高。
[0038]實施例2:
[0039]圖3所示的細孔篩板式鼓泡塔，是具有多層細孔篩板的鼓泡塔。包括筒體1、進氣口 2、出氣口 3、噴液管5、篩板6、溢流板7、吸液透氣網(wǎng)8、輔助進液管11和除霧器9。進氣口 2設置在筒體下部、液面以上的位置；出氣口 3設置在筒體上部、塔板鼓泡層以上的位置。
[0040]本實施例的鼓泡塔塔板是微通道細孔篩板6，是具有一定高度、遍布微孔通道的篩網(wǎng)，優(yōu)選的結構參數(shù)為高度10?20mm，平均孔徑I?3mm，開孔率為0.6?0.8。篩板6的一側(cè)設有溢流板7，溢流板上端開有許多V形缺口。
[0041]篩板6的下方設有吸液透氣網(wǎng)8，吸液透氣網(wǎng)8與篩板6的優(yōu)選距離為5?20mm。吸液透氣網(wǎng)8由中間夾有吸水材料的雙層或多層絲網(wǎng)制成，氣相阻力小。溢流板7形成的溢流槽，塔板上方鼓泡層12的溢流液體，從降液器流到或滲到吸液透氣網(wǎng)8 ;吸液透氣網(wǎng)8的液體被從進氣口 2進入鼓泡塔的氣體夾帶，形成氣液混合物并穿過篩板6的微通道細孔。
[0042]在篩板6與吸液透氣網(wǎng)8之間設有噴液管5，泵將筒體底部的液體提升，通過噴液管5噴淋到吸液透氣網(wǎng)8上，也被氣體夾帶并穿過篩板6。
[0043]氣液混合物并穿過篩板6的微通道細孔后，在篩板6的上方形成鼓泡層。
[0044]上層塔板的孔徑小于等于下層塔板的孔徑，在洗滌、吸收時可以更高效地去除微小液滴或顆粒物。上層塔板的溢流高度小于等于下層塔板的溢流高度，有利于減小鼓泡塔的壓力損失、降低系統(tǒng)能耗。
【權利要求】
1.一種細孔篩板鼓泡塔，包括筒體、進氣口、出氣口、至少一層塔板和降液器，所述塔板是微通道細孔篩板，所述塔板下方設有吸液透氣網(wǎng)，其特征在于:液相被輸送到所述吸液透氣網(wǎng)，被從所述進氣口進入鼓泡塔的氣體夾帶，形成氣液混合物并穿過所述塔板的微通道細孔后，在塔板的上方形成鼓泡層。
2.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:通過以下一種或幾種方式將液相輸送到吸液透氣網(wǎng):1)泵將筒體底部的液體提升，噴淋到吸液透氣網(wǎng)；2)塔板上方鼓泡層的溢流液體，從降液器流到或滲到吸液透氣網(wǎng)；3)塔板的孔的漏液，流到吸液透氣網(wǎng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:所述微通道細孔篩板的結構參數(shù)為高度3?30mm，平均孔徑0.5?5mm，開孔率0.3?0.9。
4.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:所述微通道細孔篩板的優(yōu)選結構參數(shù)為高度10?20mm，平均孔徑I?3mm，開孔率為0.6?0.8。
5.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:所述吸液透氣網(wǎng)由開有多個通孔的泡沫金屬材料制成，或由開有多個通孔的吸水性纖維材料制成，或由中間夾有吸水材料的雙層或多層絲網(wǎng)制成。
6.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:所述吸液透氣網(wǎng)與所述塔板的距離為O?100mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:所述吸液透氣網(wǎng)與所述塔板的優(yōu)先距離為5?20mm。
8.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:在所述塔板與所述吸液透氣網(wǎng)之間設有液相分配器，將液體噴到所述吸液透氣網(wǎng)上，或?qū)⒁后w噴到所述塔板的底部。
9.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔，其特征在于:在所述筒體上部、塔板的上方，還設有液相噴淋器。
10.根據(jù)權利要求1所述的細孔篩板鼓泡塔設有兩層或多層塔板，其特征在于:上層塔板的孔徑小于等于下層塔板的孔徑，上層塔板的溢流高度小于等于下層塔板的溢流高度。
【文檔編號】B01J19/24GK204159341SQ201420567816
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】黃曉峰, 雷環(huán)宇 申請人:常州市西屋自動化有限公司