一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置的製作方法
2023-04-23 02:11:06 1
專利名稱：一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於化學工業中二氧化碳脫除技術領域，尤其涉及一種脫除氣體中二氧化碳的同時生產碳酸鈣、碳酸氫鎂、碳酸氫鈉等碳酸鹽的用於二氧化碳吸收的碳化裝置。
背景技術：
碳化裝置是對含二氧化碳的工業氣體進行脫除處理的重要設備之一，碳化裝置的作用之一是對含二氧化碳的氣體進行處理，以達到減少二氧化碳排放的目的，作用之二是對工業氣體中的二氧化碳進行吸收，以實現工業再利用。傳統的碳化裝置為菌帽結構，材質多為鑄鐵，厚度厚，重量大，製造周期長，維修困難，由於內部結構原因造成氣液接觸不充分，導致二氧化碳的吸收效果差。此種結構經過一段時間運行，造成物料堆積、結疤、堵塞，氣液短路，影響氣液接觸效果，進而影響氣液傳質。
實用新型內容本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種物料取出容易、氣體分布均勻、物料不結疤、運行周期長、吸收效果好、二氧化碳利用率高、出口氣體夾帶液體少，生產能力高、製造周期短、維修簡便、結構緊湊、投資省、操作簡單、運行穩定的用於二氧化碳吸收的碳化裝置。為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，包括塔體，塔體內部自下而上依次設有物料取出段、氣體分布器、氣體吸收段、氣體洗滌段和氣液分離器，塔體下部側壁自下而上分別設有物料出口和氣體進口，塔體上部側壁設有進液口，塔體頂部設有氣體出口。所述塔體內的物料取出段為上大下小的錐體結構，物料取出段的母線與塔體的鉛垂線的夾角為30° 60°，物料取出段底部通過物料出管與物料出口連接。所述塔體內的氣體分布器包括第一橢圓形帽罩和傾斜設置在第一橢圓形帽罩下方的多根弧形分氣管，弧形分氣管內端通過氣體進管與氣體進口連接，弧形分氣管與塔體的鉛垂線的夾角為25° 50°，弧形分氣管的出口呈水平設置，單個弧形分氣管所在圓的半徑為250 650mm。所述塔體內的氣體吸收段包括上部設置的第二橢圓形帽罩、中部設置的氣體旋流器和下部設置的錐形氣體收集罩，錐形氣體收集罩與塔體的鉛垂線夾角為25° 65°。所述塔體的氣體吸收段外部設置有冷卻夾套或冷卻器。所述塔體內的氣體洗滌段由三部分組成，包括與進液口通過進液管連接的液體分布器、液體分布器下方設置的液體噴淋區、位於液體噴淋區下部的泡罩塔盤和位於泡罩塔盤下方的篩板塔盤，泡罩塔盤上設置有多個圓泡帽，篩板塔盤上設置有多個圓孔，圓孔孔徑為6 90mm，開孔率為5 25%。所述塔體內的氣液分離器包括筒體和與筒體下部通過一段錐形管連接的降液管， 筒體上部側壁設有進氣口，筒體頂部設有出氣口。[0012]所述塔體內的氣體吸收段的數量至少連續設有三個。所述塔體內的氣體旋流器包括下部與錐形氣體收集罩上部連接的旋流管，旋流管圓周外側均勻設有多個弧形分氣板，弧形分氣板的數量為6個、9個或12個以上，單個弧形分氣板所在圓的半徑為150 450mm。所述塔體內的液體分布器包括與進液管連接的液體總管，液體總管下部連接有多個液體支管，每個液體支管下端均設有噴嘴。採用上述技術方案，可以達到以下有益效果1、將現有的物料取出段由橢圓形或碟形改為上大下小的錐體結構，加大傾斜角度，可以使物料在自身重力作用下向下運動，提高物料中的固液比，避免物料在該部位的堆積、結疤、堵塞，使物料能夠順利取出，穩定運行，延長運行周期，運行周期達到60天以上。2、氣體分布器為組合件包括上部設置的第一橢圓形帽罩，下部水平設置的多根弧形分氣管，弧形分氣管的出口呈徑向傾斜設置。弧形分氣管及其傾斜出口可以在氣體的推動力作用下形成環形氣體流，推動物料流動，氣液接觸效果好，同時物料處於運動狀態，可以避免物料在該部位的堆積、結疤、堵塞，使氣體能夠分布均勻，穩定運行。3、氣體吸收段包括上部設置的第二橢圓形帽罩，中部設置的氣體旋流器，下部設置的錐形氣體收集罩。錐形氣體收集罩將裝置內部上升的氣體匯集在一起，氣體旋流器使氣體沿固定的弧形通道通過，在裝置內形成連續的環形氣體流，增大了氣體流速，紊流效果好，推動物料流動，增大了氣液接觸行程，延長了反應時間，提高了吸收效率，二氧化碳利用率達到99. 9%以上。4、塔體的氣體吸收段外部設置冷卻夾套，專門用於碳酸鈣生產，塔體的氣體吸收段外部設置冷卻器，專門用於碳酸氫鎂生產。冷卻夾套或冷卻器可以將二氧化碳吸收過程中產生的熱量移走，使吸收反應能夠順利進行，提高吸收效率，提高單臺裝置的產能，生產能力提高了 22%以上。5、氣體洗滌段包括上部設置的液體分布器，中部設置的液體噴淋區，下部設置的泡罩塔盤和篩板塔盤，篩板塔盤開孔孔徑為Φ6 90mm。泡罩塔盤和篩板塔盤為二氧化碳預吸收區，提高物料中二氧化碳的濃度，為二氧化碳的吸收反應創造條件，同時進一步降低氣體中二氧化碳的含量，提高二氧化碳的利用效率。液體噴淋區為氣體的洗滌區，在此空間內由液體分布器均勻分布的液滴狀液體與氣體充分接觸，對氣體進行洗滌，充分吸收氣體中的二氧化碳，使氣體中的二氧化碳含量降至最低，將二氧化碳充分利用。6、氣液分離器利用改變呈切線進入的氣體運動方向形成旋轉氣流，利用氣體與液體密度不同引起的離心力不同對氣體夾帶的液滴進行分離，減少氣體中的液體夾帶量，穩定工況，使裝置穩定運行。本實用新型解決了二氧化碳吸收反應的生成物難取出的弊端，解決入裝置內氣體分布不均勻的弊端，解決了物料易堆積、易結疤、易堵塞的弊端，解決了氣液易短路、氣液接觸不充分、二氧化碳吸收反應不完全、二氧化碳吸收效率低的弊端，解決了出口氣體夾帶液體多的弊端，解決了製造周期長、維修困難的弊端。確保二氧化碳吸收反應的生成物取出順利、徹底；確保入裝置氣體分布均勻；確保物料不堆積、不結疤、不堵塞，運行周期達到 60天以上；確保氣液不短路、氣液接觸充分、二氧化碳吸收反應完全、二氧化碳利用率達到 99. 9%以上；確保出口氣體夾帶液體少；提高了單臺裝置的產能，生產能力提高了 221以上；縮短裝置的製造周期，方便維修。本實用新型具備物料取出容易、氣體分布均勻、物料不結疤、運行周期達到60天以上、吸收效果好、二氧化碳利用率高、二氧化碳利用率達到99. 9% 以上、出口氣體夾帶液體少，生產能力提高了 22%以上、製造周期短、維修簡便、結構緊湊、 投資省、操作簡單、運行穩定的特點，實用性強，易於推廣應用。
[0023]圖1是本實用新型的結構示意圖；[0024]圖2是本實用新型正式應用於碳酸鈣生產的結構示意圖；[0025]圖3是本實用新型正式應用於碳酸氫鎂生產的結構示意圖[0026]圖4是本實用新型當中氣體分布器的主視圖；[0027]圖5是圖4的俯視圖；[0028]圖6是本實用新型當中氣體吸收段氣體旋流器的主視圖；[0029]圖7是圖6的俯視圖；[0030]圖8是本實用新型當中氣體洗滌段液體分布器的主視圖；[0031]圖9是圖8的俯視圖。
具體實施方式
實施例一如圖1、圖4 圖9所示，本實用新型為一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，包括塔體1，塔體1內部自下而上依次設有物料取出段2、氣體分布器3、氣體吸收段 5、氣體洗滌段8和氣液分離器10，塔體1下部側壁自下而上分別設有物料出口 25和氣體進口 24，塔體1上部側壁設有進液口 17，塔體1頂部設有氣體出口 11。塔體1內的物料取出段2為上大下小的錐體結構，物料取出段2的母線與塔體1的鉛垂線的夾角A為30° 60°，物料取出段2底部通過物料出管40與物料出口 25連接。塔體1內的氣體分布器3包括第一橢圓形帽罩4和傾斜設置在第一橢圓形帽罩4 下方的多根弧形分氣管30，弧形分氣管30內端通過氣體進管四與氣體進口 M連接，弧形分氣管30與塔體1的鉛垂線的夾角B為25° 50°，弧形分氣管30的出口呈水平設置， 單個弧形分氣管30所在圓的半徑為250 650mm。塔體1內的氣體吸收段5包括上部設置的第二橢圓形帽罩21、中部設置的氣體旋流器22和下部設置的錐形氣體收集罩23，錐形氣體收集罩23與塔體1的鉛垂線夾角C為 25° 65°。氣體吸收段5的數量至少連續設有三個。氣體旋流器22包括下部與錐形氣體收集罩23上部連接的旋流管41，旋流管41圓周外側設有均勻設有多個弧形分氣板32， 弧形分氣板32的數量為6個、9個或12個以上，單個弧形分氣板32所在圓的半徑為150 450mmo塔體1內的氣體洗滌段8由三部分組成，包括與進液口 17通過進液管35連接的液體分布器9、液體分布器9下方設置的液體噴淋區33、位於液體噴淋區33下部的泡罩塔盤7和位於泡罩塔盤7下方的篩板塔盤6，泡罩塔盤7上設置有多個圓泡帽19，篩板塔盤6 上設置有多個圓孔20，圓孔20孔徑為6 90mm，開孔率為5 25%。液體分布器9包括與進液管35連接的液體總管34，液體總管34下部連接有多個液體支管36，每個液體支管36 下端均設有噴嘴18。[0037]塔體1內的氣液分離器10包括筒體14和與筒體14下部通過一段錐形管15連接的降液管16，筒體14上部側壁設有進氣口 13，筒體14頂部設有出氣口 12。本實施例適用於在脫除氣體中二氧化碳的同時生產碳酸氫鈉。具體生產過程如下含有鈉離子的溶液由進液口 17進入氣體洗滌段8設置的液體分布器9，通過進液管35進入液體總管34、液體支管36，由噴嘴18呈液滴狀噴出，向下通過液體噴淋區33，在泡罩塔盤7、篩板塔盤6上形成液位，向下進入氣體吸收段5，向下進入物料取出段2，由物料出口 25排出。含有二氧化碳的工業氣體由氣體進口 M進入氣體分布器3，通過氣體進口 24、氣體進管四進入弧形分氣管30，形成環形氣體流，向上通過第一橢圓形帽罩4，進入氣體吸收段5設置的錐形氣體收集罩23、氣體旋流器22，沿弧形分氣板32離開，在裝置內形成連續的環形氣體流，向上通過第二橢圓形帽罩21，向上進入氣體洗滌段8，向上通過篩板塔盤6 設置的圓孔20，向上通過泡罩塔盤7設置的圓泡帽19，向上通過液體噴淋區33，由進氣口 13進入氣液分離器10，分離氣體夾帶液滴後的液滴向下進入氣體洗滌段8與含有鈉離子的溶液匯合。分離氣體夾帶液滴後的氣體由出氣口 12離開，向上由氣體出口 11排出。含有二氧化碳的工業氣體在氣體吸收段5、氣體洗滌段8與含有鈉離子的溶液接觸，二氧化碳與含有鈉離子溶液中的水發生化學反應生成碳酸，碳酸與含有鈉離子溶液中的鈉離子發生化學反應生成碳酸氫鈉。反應式如下CO2 + H2O = H2CO32 Na+ + H2CO3 = 2 NaHCO3實施例二 如圖2、圖4 圖9所示，與實施例一的區別在於塔體1的氣體吸收段 5外部設置有冷卻夾套31，冷卻夾套31的下部和上部分別設有進水口沈和出水口 27。本實施例適用於脫除氣體中二氧化碳的同時生產碳酸鈣，具體生產過程如下含有氫氧化鈣的石灰乳溶液由進液口 17進入氣體洗滌段8設置的液體分布器9， 通過進液管35進入液體總管34、液體支管36，由噴嘴18呈液滴狀噴出，向下通過液體噴淋區33，在泡罩塔盤7、篩板塔盤6上形成液位，向下進入氣體吸收段5，向下進入物料取出段 2，由物料出口 25排出。外部提供的循環冷卻水由進水口沈進入氣體吸收段5，冷卻夾套31以間壁換熱的方式將熱量移出，由出水口 27排出。含有二氧化碳的工業氣體由氣體進口 M進入氣體分布器3，通過氣體進口 24、氣體進管四進入弧形分氣管30，形成環形氣體流，向上通過第一橢圓形帽罩4，進入氣體吸收段5設置的錐形氣體收集罩23、氣體旋流器22，沿弧形分氣板32離開，在裝置內形成連續的環形氣體流，向上通過第二橢圓形帽罩21，向上進入氣體洗滌段8，向上通過篩板塔盤6 設置的圓孔20，向上通過泡罩塔盤7設置的圓泡帽19，向上通過液體噴淋區33，由進氣口 13進入氣液分離器10，分離氣體夾帶液滴後的液滴向下進入氣體洗滌段8與石灰乳溶液匯合。分離氣體夾帶液滴後的氣體由出氣口 12離開，向上由氣體出口 11排出。含有二氧化碳的工業氣體在氣體吸收段5、氣體洗滌段8與石灰乳溶液接觸，二氧化碳與石灰乳溶液中的Ca (OH)2發生化學反應生成碳酸鈣。反應式如下CO2 + Ca (OH)2 = CaCO3 + H2O[0050]實施例三如圖3 圖9所示，與實施例二的區別在於塔體1的氣體吸收段5外部設置有冷卻器觀，冷卻器觀為氣體吸收段5進行冷卻。本實施例適用於脫除氣體中二氧化碳的同時生產碳酸氫鎂，具體生產過程如下含有氫氧化鎂的溶液由進液口 17進入氣體洗滌段8設置的液體分布器9，通過進液管35進入液體總管34、液體支管36，由噴嘴18呈液滴狀噴出，向下通過液體噴淋區33， 在泡罩塔盤7、篩板塔盤6上形成液位，向下進入氣體吸收段5，向下進入物料取出段2，由物料出口 25排出。含有二氧化碳的工業氣體由氣體進口 M進入氣體分布器3，通過氣體進口 24、氣體進管四進入弧形分氣管30，形成環形氣體流，向上通過第一橢圓形帽罩4，進入氣體吸收段5設置的錐形氣體收集罩23、氣體旋流器22，沿弧形分氣板32離開，在裝置內形成連續的環形氣體流，向上通過第二橢圓形帽罩21，向上進入氣體洗滌段8，向上通過篩板塔盤6 設置的圓孔20，向上通過泡罩塔盤7設置的圓泡帽19，向上通過液體噴淋區33，由進氣口 13進入氣液分離器10，分離氣體夾帶液滴後的液滴向下進入氣體洗滌段8與氫氧化鎂溶液匯合。分離氣體夾帶液滴後的氣體由出氣口 12離開，向上由氣體出口 11排出。含有二氧化碳的工業氣體在氣體吸收段5、氣體洗滌段8與氫氧化鎂溶液接觸，二氧化碳與氫氧化鎂溶液中的Mg (0!02發生化學反應生成碳酸氫鎂。反應式如下CO2 + Mg (OH)2 = Mg (HCO3) 2本實用新型當中的相互連接的部件均採用螺栓固定連接，便於拆裝維修。
權利要求1.一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於包括塔體，塔體內部自下而上依次設有物料取出段、氣體分布器、氣體吸收段、氣體洗滌段和氣液分離器，塔體下部側壁自下而上分別設有物料出口和氣體進口，塔體上部側壁設有進液口，塔體頂部設有氣體出口。
2.根據權利要求1所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的物料取出段為上大下小的錐體結構，物料取出段的母線與塔體的鉛垂線的夾角為 30° 60°，物料取出段底部通過物料出管與物料出口連接。
3.根據權利要求1所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的氣體分布器包括第一橢圓形帽罩和傾斜設置在第一橢圓形帽罩下方的多根弧形分氣管，弧形分氣管內端通過氣體進管與氣體進口連接，弧形分氣管與塔體的鉛垂線的夾角為25° 50°，弧形分氣管的出口呈水平設置，單個弧形分氣管所在圓的半徑為250 650mmo
4.根據權利要求1所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的氣體吸收段包括上部設置的第二橢圓形帽罩、中部設置的氣體旋流器和下部設置的錐形氣體收集罩，錐形氣體收集罩與塔體的鉛垂線夾角為25° 65°。
5.根據權利要求1所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體的氣體吸收段外部設置有冷卻夾套或冷卻器。
6.根據權利要求1所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的氣體洗滌段由三部分組成，包括與進液口通過進液管連接的液體分布器、液體分布器下方設置的液體噴淋區、位於液體噴淋區下部的泡罩塔盤和位於泡罩塔盤下方的篩板塔盤，泡罩塔盤上設置有多個圓泡帽，篩板塔盤上設置有多個圓孔，圓孔孔徑為6 90mm，開孔率為5 25%。
7.根據權利要求1所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的氣液分離器包括筒體和與筒體下部通過一段錐形管連接的降液管，筒體上部側壁設有進氣口，筒體頂部設有出氣口。
8.根據權利要求1或4所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的氣體吸收段的數量至少連續設有三個。
9.根據權利要求4所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的氣體旋流器包括下部與錐形氣體收集罩上部連接的旋流管，旋流管圓周外側均勻設有多個弧形分氣板，弧形分氣板的數量為6個、9個或12個以上，單個弧形分氣板所在圓的半徑為150 450mm。
10.根據權利要求6所述的一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，其特徵在於所述塔體內的液體分布器包括與進液管連接的液體總管，液體總管下部連接有多個液體支管，每個液體支管下端均設有噴嘴。
專利摘要本實用新型公開了一種用於二氧化碳吸收的碳化裝置，包括塔體，塔體內部自下而上依次設有物料取出段、氣體分布器、氣體吸收段、氣體洗滌段和氣液分離器，塔體下部側壁自下而上分別設有物料出口和氣體進口，塔體上部側壁設有進液口，塔體頂部設有氣體出口。本實用新型具備物料取出容易、氣體分布均勻、物料不結疤、運行周期達到60天以上，吸收效果好、二氧化碳利用率高、二氧化碳利用率達到99.9%以上，出口氣體夾帶液體少，生產能力提高了22%以上，製造周期短、維修簡便、結構緊湊、投資省、操作簡單、運行穩定的特點，實用性強，易於推廣應用。
文檔編號C01F11/18GK202010511SQ20112007808
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月23日 優先權日2011年3月23日
發明者張志廣 申請人:張志廣, 漯河鑫宇化工設備有限公司