撞擊流氣液反應器
氣液反應或化學吸收是化學和石油化學工業中廣泛涉及的單元過程。根據物系特性不同,主要是液相化學反應的特性,例如快速、中速、慢速,以及可逆、不可逆等性質不同,各種氣液反應或化學吸收過程的性質有很大的差異。已有的用于化學吸收過程的設備有很多種,例如填料塔、鼓泡塔、篩板塔、噴射塔等等,它們各適用于不同的反應體系。已有的用于液相進行快速反應的化學吸收設備主要有噴霧塔、噴射吸收器等。它們分別存在效率不高、設備龐大或動力消耗大的缺點。主要問題在于相間傳遞系數不夠高,使總過程受到傳遞的限制。本實用新型的目的是克服上述現有技術的不足,利用撞擊流顯著強化相間傳遞的特性,提供一種結構簡單、緊湊,投資小,操作維修方便,又節省動力的氣液反應技術裝備。本實用新型撞擊流氣液反應器采用水平同軸兩流撞擊流。它由下述三組部件組成:吸收室,加速管和壓力霧化噴嘴。吸收室是中部為直筒形,上、下各為錐形頂蓋和底的中空筒體;上錐形頂蓋上面連接排氣管,下錐形底下面連接排液管;直筒內部靠近上錐形頂蓋處安裝除沫擋板。吸收室中部直筒體的橫截面可以做成圓形,也可以制成方形或長方形。加速管有兩根,直徑和長度相同,它們同軸對稱地分別安裝在吸收室直筒體中部兩側。壓力霧化噴嘴安裝在加速管內,噴液方向朝向吸收室中心,并帶有進液接管。噴嘴可以對稱地安裝在兩根加速管內,也可以只在一根加速管內安裝;使用噴嘴個數根據加速管直徑和處理液體或懸浮體量確定。壓力霧化噴嘴可以采用普通壓力霧化噴嘴,也稱離心壓力噴嘴;最好采用本實用新型設計人的專利旋渦壓力噴嘴(專利號ZL00 2 30305.1)。后者旋流效率更高,因而霧化能耗更低。撞擊流氣液反應器連續操作。工作時,工藝氣體分成兩股,以基本相同的流量分別高速流動通過兩根加速管;工藝液體或液固懸浮體則由壓力霧化噴嘴噴霧成微滴狀進入加速管。氣體加速霧化微滴并攜帶它們射出加速管進入撞擊流吸收室空腔,在兩加速管軸線中心處相向撞擊,形成高度湍動和強化傳質的撞擊區,并在其中完成氣液反應或化學吸收作業。反應或吸收后,絕大部分液體或液固懸浮微滴依靠重力下落至吸收室錐形底,經排液管放出,送至后工序處理。為使裝置內氣體與大氣隔絕,排液管下游可設置液封機構;分離絕大部分液體或懸浮體微滴后的氣體向上流動,在除沫擋板處折流以進一步脫除霧、沫,隨后通過排氣管排出。根據工藝安排,排出氣體或送去進一步處理,或放空。與現有的氣液相反應或化學吸收技術裝備相比,本實用新型撞擊流氣液反應器具有下述顯著優點:(1)利用了撞擊流強化相間傳遞的特點,使得液相快速反應不受氣膜擴散限制,宏觀氣液反應或化學吸收過程能高強度地進行,實現小設備大生產;(2)采用壓力霧化噴嘴分散工藝液體或液固懸浮體,能量效率高、節能;(3)裝置中內部構件少,機械結構簡單,設備投資省;(4)由于內部構件少,便于清洗,更能適應反應過程中有固體產物生成的場合。
武漢工程大學
2021-04-11