[发明专利]一种降膜式吸收冷凝装置和方法

说明书

本发明公开了一种降膜式吸收冷凝装置，包括筒体、上管箱、底部集液釜、气体进口、吸收液进口、吸收液环道、喷头、丝网除沫器、顶部气体出口、底部气体出口、拱形挡板、底部吸收液出口、定距挡板、管板、换热管、填料、冷却介质进口和冷却介质出口。本发明装置和方法集成了吸收和冷凝的双重效果，装置结构紧凑，起到了过程强化的作用，能对不同的物系进行吸收和冷凝，工艺可操作性和适应性强。

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种降膜式吸收冷凝装置和方法。

背景技术

在化工、医药、炼焦、环保等领域，吸收工艺作为一种有效的分离手段被广泛地应用于各种气体的净化过程中。气体中的可溶解组分被吸收剂吸收时，通常会释放出大量的溶解热，导致吸收剂温度升高而严重影响吸收的效果。为此吸收应在较低的温度下操作，在吸收剂进入吸收设备之前，应对吸收剂施加冷却措施，这将直接导致设备投资成本的增加，同时增加工艺过程的复杂性。

为简化吸收-移热的问题，工业应用上已有案例对吸收装置进行结构上的演化，突出吸收溶解和传热的双重特性。

一种石墨改性聚丙烯降膜吸收器(中国专利201510376265.6)利用气液并流的方式从上往下依次经过液体布膜段、吸收冷却段和气液分离段，液体沿吸收冷却段的列管内壁自然流动形成液膜，气体流通时与液膜接触传质，达到吸收的效果。吸收冷却段的壳程通入循环冷却水，及时移出列管内吸收释放的热量。该方法有效地将传质和传热集成在单一设备中，结构紧凑、操作简单、投资成本低。

在吸收-移热的同时，此类吸收装置存在以下问题：1)气体进口在顶部，吸收液进口位于气体进口以下，导致气体和液体在流经换热管时，容易形成气柱和液柱，影响吸收性能；2)换热管内液体自然流动形成降液膜，液膜扰动小，主要以层流流动为主，传质和传热效率低；3)吸收冷却段内同时发生气液传质-跨壁传热的过程，一旦热量不能及时移出，局部就会产生热点，吸收效果随即下降。

发明内容

针对上述装置和方法存在的问题，本发明提供了一种降膜式吸收冷凝装置和方法，用以解决气液并流吸收时存在的操作不稳定、传质和传热效果不理想的问题。

一种降膜式吸收冷凝装置，包括筒体、上管箱、底部集液釜、气体进口、吸收液进口、吸收液环道、喷头、丝网除沫器、顶部气体出口、底部气体出口、拱形挡板、吸收液出口、定距挡板、管板、换热管、填料、冷却介质进口和冷却介质出口，其特征在于，气体进口和吸收液进口位于上管箱，气体进口在吸收液进口以下，上管箱封头上设有一个顶部气体出口，吸收液经管程流入底部集液釜，底部集液釜的液面以上设置一个底部气体出口，釜底设有吸收液出口。

所述的气体进口伸入至上管箱的对称轴位置后向下弯曲，为使气体在上管箱横截面上分布更加均匀，可以在气体进口的末端设置一个扩大锥头。

所述的吸收液进口设置两个，对称分布在上管箱侧壁的两侧。

所述的两个吸收液进口通过一层或多层圆管环道连通，圆管环道上对称均布若干个喷头。设置的喷头应保证喷出的液体能分散成雾状小液滴，同时具有较大的动能，且在上管箱的横截面上具有均匀的分布。气体和液体在上管箱逆流接触，液滴滴径微小，故气液接触面积大，传质效果非常理想。

所述的筒体为管壳式结构，换热管均布在管板上，壳程设置若干块定距挡板。换热管内填充规整填料或散堆填料，换热管两端使用丝网固定管内填料。填料的存在可以扰动液体的流动，使液体在换热管内壁和填料表面形成液膜，增加传热效果。

所述的底部气体出口处设有一个拱形挡板，防止吸收液溅入管道中。

所述的底部集液釜直径大于筒体直径，便于间歇和连续多工况操作。

本发明的有益之处在于：

1)将吸收和冷凝集成在单一设备中，突出了过程强化的特性；