吸收分離一體化含硫氣體脫硫旋流反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]吸收分離一體化含硫氣體脫硫旋流反應(yīng)裝置，屬含硫氣體脫硫的旋流反應(yīng)器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]含硫煉廠氣、天然氣脫硫方法多種多樣，如化學(xué)吸收法、物理吸收法、混合吸收法、固定床吸附法、膜分離法和直接轉(zhuǎn)化法等，各種方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但工業(yè)應(yīng)用中使用最多的還是化學(xué)吸收法，即胺法脫硫。
[0003]傳統(tǒng)胺法脫硫裝置有板式塔和填料塔兩種，板式塔由多層塔板構(gòu)成，脫硫塔一般有20~24塊塔板，整體高度很大，占用空間較大且人工檢修困難，為增加氣液兩相間溶質(zhì)的傳質(zhì)推動(dòng)力，操作壓力通常在4MPa以上，而再生塔操作壓力一般選取100kpa~200kpa，這就需要對(duì)吸收液不斷升壓再減壓，增加了能耗損失。
[0004]填料塔傳質(zhì)傳熱性能與其內(nèi)部填料類(lèi)型密切相關(guān)，發(fā)展時(shí)間較板式塔短，但經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，不僅開(kāi)發(fā)出了拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、波紋板填料等傳統(tǒng)填料類(lèi)型，且新開(kāi)發(fā)出規(guī)整填料、新型亂堆填料等效率較高的填料方式。拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、波紋板填料等傳統(tǒng)的填料類(lèi)型效率不高，新型亂堆和規(guī)整填料效率較高，但造價(jià)相對(duì)昂貴。填料塔整體高度較板式塔有所下降，但塔內(nèi)高度要在填料高度的基礎(chǔ)上增加人孔、分布器、收集器、再分布器等內(nèi)部構(gòu)件所需空間，通常脫硫用填料吸收塔高度仍然在六米以上，這也造成了填料塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝檢修更為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種占用空間小，初始投資少和維護(hù)檢修方便的吸收分離一體化含硫氣體脫硫旋流反應(yīng)裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:該吸收分離一體化含硫氣體脫硫旋流反應(yīng)裝置，包括進(jìn)氣管、第一霧化噴嘴和混合腔，其特征在于:所述的混合腔出口端按照反應(yīng)順序依次連通反應(yīng)機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)氣管切向設(shè)置在混合腔上部，所述第一霧化噴嘴插在進(jìn)氣管上，混合腔與反應(yīng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)有第一級(jí)導(dǎo)葉，反應(yīng)機(jī)構(gòu)與分離機(jī)構(gòu)之間設(shè)有第二級(jí)導(dǎo)葉，所述混合腔、反應(yīng)機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)內(nèi)徑漸變的腔體，所述的分離機(jī)構(gòu)與外界連通有排氣裝置。
[0007]實(shí)現(xiàn)了含硫氣體與吸收液脫硫反應(yīng)和分離的一體化，同時(shí)混合腔、反應(yīng)機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)內(nèi)徑漸變的腔體，利用內(nèi)徑漸變的腔體形成旋流場(chǎng)，并利用旋流場(chǎng)的高湍流度增大氣液接觸面積，加快氣液傳質(zhì)速率，使含硫氣體中的硫化氫得到迅速吸收，有效提升了反應(yīng)效率，從而節(jié)省了反應(yīng)空間；旋流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，初始投資小，便于脫硫設(shè)備的維護(hù)檢修和節(jié)省初始投資。
[0008]所述的進(jìn)氣管至少設(shè)有對(duì)稱(chēng)的兩組，所述第一霧化噴嘴的出液端設(shè)有彎頭，彎頭朝向與進(jìn)氣管的進(jìn)氣方向相對(duì)設(shè)置。
[0009]所述的混合腔上部為圓筒形殼體，下部為內(nèi)徑逐漸減小的圓錐形殼體。
[0010]所述的反應(yīng)機(jī)構(gòu)包括反應(yīng)腔體和進(jìn)液結(jié)構(gòu)，反應(yīng)腔體分成上下兩部分，上部腔體為從上到下內(nèi)徑逐漸增大的錐形殼體，下部腔體為從上到下內(nèi)徑逐漸縮小的錐形殼體，且在上部腔體的上部設(shè)有進(jìn)液結(jié)構(gòu)。
[0011]所述的進(jìn)液結(jié)構(gòu)為第二霧化噴嘴，環(huán)形插在所述的上部腔體的上部。
[0012]所述的進(jìn)液結(jié)構(gòu)包括外筒體、進(jìn)液口和進(jìn)液孔，所述的外筒體設(shè)置在所述上部腔體的上部，外徑與上部腔體的最大外徑相同，外筒體上端面設(shè)有進(jìn)液口，上部腔體的傾斜端面上環(huán)形設(shè)有多個(gè)進(jìn)液孔。
[0013]所述的分離機(jī)構(gòu)包括連接為一體的上下兩部分，上部為圓柱形殼體，下部為內(nèi)徑逐漸減小的圓錐形殼體，圓錐形殼體的底部設(shè)有底流口。
[0014]所述的第一級(jí)導(dǎo)葉形成的流體旋流方向與進(jìn)氣管形成的切向旋流反向相反，與第二級(jí)導(dǎo)葉形成的流體旋流方向相同。
[0015]經(jīng)過(guò)初步反應(yīng)的混合流體沿器壁切向流動(dòng)的同時(shí)軸向流動(dòng)至第一級(jí)導(dǎo)葉，一級(jí)導(dǎo)葉造旋方向和切向進(jìn)氣管道造旋方向相反，第一級(jí)導(dǎo)葉的存在影響導(dǎo)葉上方混合腔內(nèi)的流場(chǎng)，增大流體湍流度；混合流體離開(kāi)反應(yīng)空間后進(jìn)入第二級(jí)導(dǎo)葉，第二級(jí)導(dǎo)葉造旋方向與第一級(jí)導(dǎo)葉造旋方向相同；混合流體經(jīng)過(guò)第二級(jí)導(dǎo)葉后切向速度得到加強(qiáng)，進(jìn)入分離機(jī)構(gòu)，分離機(jī)構(gòu)由柱段和錐段組成，經(jīng)過(guò)第二級(jí)導(dǎo)葉的切向加速，離心力增大，吸收液霧滴在離心力作用下被甩向邊壁，同時(shí)與氣體繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，甩向邊壁的吸收液霧滴聚集成液體沿器壁流下進(jìn)入導(dǎo)流管，得到凈化后的氣體進(jìn)入錐段后由于密度較輕，形成旋轉(zhuǎn)向上的上升流，經(jīng)排氣芯管排出。
[0016]所述的排氣裝置為排氣芯管，排氣芯管穿套在混合腔與反應(yīng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部，一端伸出混合腔頂部，另一端連通分離機(jī)構(gòu)內(nèi)部。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果是:
1、首先，實(shí)現(xiàn)了含硫氣體與吸收液脫硫反應(yīng)和分離的一體化，其次，混合腔、反應(yīng)機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)內(nèi)徑漸變的腔體，利用旋流場(chǎng)的高湍流度增大氣液接觸面積，加快氣液傳質(zhì)速率，使含硫氣體中的硫化氫得到迅速吸收，有效提升了反應(yīng)效率，從而節(jié)省了反應(yīng)空間；旋流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，初始投資小，便于脫硫設(shè)備的維護(hù)檢修和節(jié)省初始投資；含硫氣體旋流脫硫反應(yīng)器通過(guò)提高氣液湍流度增大接觸面積提高氣液相際傳質(zhì)速率，可適應(yīng)不同壓力的原料氣，與傳統(tǒng)吸收塔裝置必須高壓操作相比，壓降較小，且有效節(jié)省了傳統(tǒng)裝置中反復(fù)對(duì)吸收液升壓和減壓造成的能源浪費(fèi)。
[0018]2、旋流反應(yīng)器總體高度不超過(guò)2m，與板式塔和填料塔的十幾米或者幾十米的高度相比，極大節(jié)省了裝置所占空間和裝置初始投資；旋流反應(yīng)器內(nèi)部無(wú)動(dòng)部件，不宜發(fā)生故障，相對(duì)體積較小，檢修方便。
[0019]3、反應(yīng)迅速，含硫含硫氣體在旋流反應(yīng)裝置內(nèi)停留時(shí)間小于I秒，遠(yuǎn)小于脫硫吸收塔裝置一分鐘甚至更長(zhǎng)的停留時(shí)間，且借助流場(chǎng)內(nèi)高湍流度增大氣液接觸面積提高傳質(zhì)反應(yīng)速率，氣體中所含硫化氫經(jīng)過(guò)混合部分、主反應(yīng)部分和分離部分的三級(jí)反應(yīng)后得到有效脫除。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為實(shí)施例1的主視圖示意圖。
[0021]圖2為圖1的A-A示意圖。
[0022]圖3為圖1的B-B示意圖。
[0023]圖4為圖1的C-C示意圖。
[0024]圖5為圖1的D-D示意圖。
[0025]圖6為圖1的I部分的局部放大示意圖。
[0026]圖7為圖1的II部分的局部放大示意圖。
[0027]圖8為實(shí)施例2的主視圖示意圖。
[0028]圖9為圖8的E-E示意圖。
[0029]圖10為實(shí)施例2的反應(yīng)段漸擴(kuò)椎體剖視圖示意圖。
[0030]圖11為實(shí)施例2的反應(yīng)段漸擴(kuò)椎體另一種結(jié)構(gòu)剖視圖示意圖。
[0031]圖12為圖10的俯視圖示意圖。
[0032]圖13為圖11的俯視圖示意圖。
[0033]其中，1、切向進(jìn)氣管2、第一霧化噴嘴3、混合腔4、第一級(jí)導(dǎo)葉5、第二霧化噴嘴6、反應(yīng)段漸擴(kuò)椎體7、反應(yīng)段漸縮椎體8、第二級(jí)導(dǎo)葉9、分離段圓柱段10、分離段圓錐段11、底流口 12、排氣芯管13、外筒體14、進(jìn)液口 15、進(jìn)液孔。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1~7是本發(fā)明的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖1~13對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]參照附圖1~7:吸收分離一體化含硫氣體脫硫旋流反應(yīng)裝置，包括進(jìn)氣管、第一霧化噴嘴2和混合腔3，混合腔3上部為圓筒形殼體，下部為內(nèi)徑逐漸減小的圓錐形殼體，混合腔3出口端按照反應(yīng)順序依次連通反應(yīng)機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)，進(jìn)氣管切向設(shè)置在混合腔3上部，如圖1所示，為對(duì)稱(chēng)設(shè)置的兩個(gè)切向進(jìn)氣管1，第一霧化噴嘴2插在進(jìn)氣管上，混合腔3與反應(yīng)機(jī)構(gòu)之間設(shè)有第一級(jí)導(dǎo)葉4，反應(yīng)機(jī)構(gòu)與分離機(jī)構(gòu)之間設(shè)有第二級(jí)導(dǎo)葉8，混合腔3、反應(yīng)機(jī)構(gòu)和分離機(jī)構(gòu)均包括一個(gè)內(nèi)徑漸變的腔體，分離機(jī)構(gòu)與外界連通有排氣裝置。
[0036]如圖4和圖5所示，第一級(jí)導(dǎo)葉4形成的流體旋流方向與進(jìn)氣管形成的切向旋流反向相反，與第二級(jí)導(dǎo)