本发明属于环境工程大气污染控制领域，具体涉及一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置及方法。
背景技术：
吸收是化学工业中常见的一种分离操作，即通过使气体混合物与适当液体接触，气体中的一个或几个组分溶解于液体中，不能溶解的组分仍保留在气相中，从而混合气体得到了分离的过程。这种利用各组分在液体中溶解度的差异使气体中不同组分分离的操作称为吸收。吸收常用的方法有离心吸收与混合吸收，其共同特征都在于加强了吸收过程中的传质，因而吸收方法的改进一般都是围绕加强传质效率来实现的。其中离心吸收传质效率更高，离心力的大小与初速V切及筒壁半径Ri有关，即F离心＝(V切，Ri)。
在离心吸收过程中，还可能有泰勒涡流产生。泰勒(Taylor)涡流，是二次流的一种形式，因离心力作用产生，表现为对称的旋转方向相反的漩涡。泰勒涡的产生可又泰勒数超过某一临界值预测，泰勒数T与以下因素有关：相邻两层筒壁的间距(Ri-Ri+1),离心力的大小F离心，流体的切向速度V切,流体的运动粘度μ,即T＝(Ri-Ri+1,F离心，V切，μ)。
本发明在对上述两方面作了大量理论与实验研究的基础上，设计了结合传统的混合吸收法、离心吸收法与二次流原理的一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置和方法。
技术实现要素：
本发明在传统吸收法的基础上结合流体力学作出改进，提供了一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置及方法，提高工业上吸收方法效率。
本发明提供了一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置，包括气-液预混合装置、多层离心立场吸收反应器、气体后处理装置，所述气-液预混合装置包括进气管道、吸收液管道，进气管道与吸收液管道连通，连通处之后的吸收液管道形成预混合区，预混合区末端与多层离心立场吸收反应器底部连通；所述多层离心立场吸收反应器包括两个或两个以上组合在一起的同心圆柱形筒体，各个圆柱形筒体的筒壁连接于底板，筒壁高度自外而内依次递减，在最外层筒壁上设有吸收废液流出口，预混合区末端分别通过导流通道与各层圆柱形筒体连通，各导流通道沿各筒壁的切线方向；在所述多层离心立场吸收反应器的上部设有气体后处理装置，在所述多层离心立场吸收反应器的顶部设有出气口，吸收处理后的气体通过气体后处理装置后自出气口排出。
进一步地，所述气体后处理装置为填料层。
进一步地，在多层离心立场吸收反应器的中心处设有一支撑柱用于支撑填料层。
进一步地，预混合区的长度不小于2m。
进一步地，所述多层离心立场吸收反应器的最外层筒壁直径为0.3m～0.5m，相邻两层间距在0.05m～0.1m。
进一步地，所述吸收废液流出口距离底板的高度为0.5m～1m。
本发明还提供了一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收方法，采用以上任意一项所述的吸收装置，在吸收废气与吸收液进入多层离心立场吸收反应器前，先将吸收废气与吸收液在述气-液预混合装置中进行预混合，控制混合流体离开预混合区的切向初速V切来调节圆柱形筒体内液体高度，使离心力F离心＝(V切，Ri)合适，使得完成吸收后的吸收液可以从高度为Hi的筒壁溢流到相邻外层参与该层吸收，之后逐级溢流至吸收废液流出口流出，其中Ri为第i层筒壁的半径，Hi为第i层筒壁的高度Hi，控制离心力场参数使相邻两层筒壁间的液体产生泰勒型涡流吸收，泰勒涡的产生可由泰勒数T超过某一临界值预测，泰勒数T与以下因素有关：相邻两层筒壁的间距(Ri-Ri+1)，离心力的大小F离心，流体的切向速度V切，流体的运动粘度μ，即T＝(Ri-Ri+1,F离心，V切，μ)。
进一步地，切向初速V切的大小控制在1m/s—10m/s。
本发明的有益效果在于：a.预混合过程中即可以完成一部分的吸收，节省吸收反应器空间，缩短吸收所需时间；b.混合流体加入到两个或两个以上组合在一起的同心圆柱形筒体中，由于进入的混合流体具有一定的初速因而分别在内外多层的反应器内会产生离心力场吸收，在离心力作用下，流体将沿筒壁旋升，在反应器底部控制离心力场参数使相邻两层筒壁间的液体产生泰勒型涡流，使得吸收传质效果进一步加强。
附图说明
图1是废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置结构示意图。
图2是废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置俯视结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
如图1、图2所示，本实施例的一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收装置，包括气-液预混合装置、多层离心立场吸收反应器、气体后处理装置，所述气-液预混合装置包括进气管道1、吸收液管道2，进气管道1与吸收液管道2连通，连通处之后的吸收液管道形成预混合区3，预混合区3的长度不小于2m，预混合区3末端与多层离心立场吸收反应器底部连通；所述多层离心立场吸收反应器包括两个或两个以上组合在一起的同心圆柱形筒体，各层圆柱形筒体的筒壁6连接于底板5，筒壁6高度自外而内依次递减，所述多层离心立场吸收反应器的最外层筒壁直径为0.3m～0.5m，相邻两层间距在0.05m～0.1m。在最外层筒壁上设有吸收废液流出口7，所述吸收废液流出口7距离底板5的高度为0.5m～1m。预混合区3末端分别通过导流通道与各层圆柱形筒体连通，各导流通道沿各筒壁的切线方向(参见图2)。在所述多层离心立场吸收反应器的上部设有气体后处理装置，所述气体后处理装置为填料层8，在多层离心立场吸收反应器的中心处设有一支撑柱4用于支撑填料层8。在所述多层离心立场吸收反应器的顶部设有出气口9，吸收处理后的气体通过气体后处理装置后自出气口9排出。
本发明还提供了一种废气-吸收液预混合多切向射流的吸收方法，采用以上任意一项所述的吸收装置，在吸收废气与吸收液进入多层离心立场吸收反应器前，先将吸收废气与吸收液在述气-液预混合装置中进行预混合，控制混合流体离开预混合区的切向初速V切来调节圆柱形筒体内液体高度，切向初速V切的大小控制在1m/s—10m/s，使离心力F离心＝(V切，Ri)合适，使得完成吸收后的吸收液可以从高度为Hi的筒壁溢流到相邻外层参与该层吸收，之后逐级溢流至吸收废液流出口流出，其中Ri为第i层筒壁的半径，Hi为第i层筒壁的高度Hi，控制离心力场参数使相邻两层筒壁间的液体产生泰勒型涡流吸收，泰勒涡的产生可由泰勒数T超过某一临界值预测，泰勒数T与以下因素有关：相邻两层筒壁的间距(Ri-Ri+1)，离心力的大小F离心，流体的切向速度V切，流体的运动粘度μ，即T＝(Ri-Ri+1,F离心，V切，μ)。
在前述说明书与相关附图中存在的教导的帮助下，本发明所属领域的技术人员将会想到本发明的许多修改和其它实施方案。因此，要理解的是，本发明不限于公开的具体实施方案，修改和其它实施方案被认为包括在所附权利要求的范围内。尽管本文中使用了特定术语，它们仅以一般和描述性意义使用，而不用于限制。