撞擊流氣液反應(yīng)器
氣液反應(yīng)或化學(xué)吸收是化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)中廣泛涉及的單元過(guò)程。根據(jù)物系特性不同,主要是液相化學(xué)反應(yīng)的特性,例如快速、中速、慢速,以及可逆、不可逆等性質(zhì)不同,各種氣液反應(yīng)或化學(xué)吸收過(guò)程的性質(zhì)有很大的差異。已有的用于化學(xué)吸收過(guò)程的設(shè)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(yīng)體系。已有的用于液相進(jìn)行快速反應(yīng)的化學(xué)吸收設(shè)備主要有噴霧塔、噴射吸收器等。它們分別存在效率不高、設(shè)備龐大或動(dòng)力消耗大的缺點(diǎn)。主要問(wèn)題在于相間傳遞系數(shù)不夠高,使總過(guò)程受到傳遞的限制。本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,利用撞擊流顯著強(qiáng)化相間傳遞的特性,提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,投資小,操作維修方便,又節(jié)省動(dòng)力的氣液反應(yīng)技術(shù)裝備。本實(shí)用新型撞擊流氣液反應(yīng)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(nèi)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(zhǎng)方形。加速管有兩根,直徑和長(zhǎng)度相同,它們同軸對(duì)稱地分別安裝在吸收室直筒體中部?jī)蓚?cè)。壓力霧化噴嘴安裝在加速管內(nèi),噴液方向朝向吸收室中心,并帶有進(jìn)液接管。噴嘴可以對(duì)稱地安裝在兩根加速管內(nèi),也可以只在一根加速管內(nèi)安裝;使用噴嘴個(gè)數(shù)根據(jù)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(shí)用新型設(shè)計(jì)人的專利旋渦壓力噴嘴(專利號(hào)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(yīng)器連續(xù)操作。工作時(shí),工藝氣體分成兩股,以基本相同的流量分別高速流動(dòng)通過(guò)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(jìn)入加速管。氣體加速霧化微滴并攜帶它們射出加速管進(jìn)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(dòng)和強(qiáng)化傳質(zhì)的撞擊區(qū),并在其中完成氣液反應(yīng)或化學(xué)吸收作業(yè)。反應(yīng)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(jīng)排液管放出,送至后工序處理。為使裝置內(nèi)氣體與大氣隔絕,排液管下游可設(shè)置液封機(jī)構(gòu);分離絕大部分液體或懸浮體微滴后的氣體向上流動(dòng),在除沫擋板處折流以進(jìn)一步脫除霧、沫,隨后通過(guò)排氣管排出。根據(jù)工藝安排,排出氣體或送去進(jìn)一步處理,或放空。與現(xiàn)有的氣液相反應(yīng)或化學(xué)吸收技術(shù)裝備相比,本實(shí)用新型撞擊流氣液反應(yīng)器具有下述顯著優(yōu)點(diǎn):(1)利用了撞擊流強(qiáng)化相間傳遞的特點(diǎn),使得液相快速反應(yīng)不受氣膜擴(kuò)散限制,宏觀氣液反應(yīng)或化學(xué)吸收過(guò)程能高強(qiáng)度地進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)小設(shè)備大生產(chǎn);(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(jié)能;(3)裝置中內(nèi)部構(gòu)件少,機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)備投資省;(4)由于內(nèi)部構(gòu)件少,便于清洗,更能適應(yīng)反應(yīng)過(guò)程中有固體產(chǎn)物生成的場(chǎng)合。
武漢工程大學(xué)
2021-04-11