一种管式多孔气‑液膜接触器的制作方法

本发明专利属于膜分离技术领域，具体涉及一种管式多孔气-液膜接触器。

背景技术：

工业化大规模的发展，人类的生活水平得到了大幅提高，同时也使得地球环境受到不同程度的损害，其中大气污染尤为突出。污染气体的大量排放不仅破坏生态环境，还严重威胁人类健康，因此对其治理刻不容缓。

然而，我国大多烟气净化工艺多采用塔作为吸收设备，由于塔设备采用气液两相接触，其气体为连续相，液体为分散相，从而导致气液接触面积较小、表面更新速率较慢，致使传质效果不理想；同时，由于塔设备中气液两相直接接触，致使塔设备中易出现液泛、沟流、雾沫夹带等问题，严重影响了其操作弹性，从而阻碍了其进一步的大规模应用。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种一次性投资较少、气液接触充分、吸收效率高、液气比低、操作弹性高、设备占地面积小、维修保养容易且元件结构简单的管式多孔气-液膜接触器。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种管式多孔气-液膜接触器，包括壳层和管层；

在所述壳层的侧面下方设置有溶液入口，所述壳层的侧面上方设置有溶液出口；

所述壳层的上端密封、下端设置有接口法兰，接口法兰和壳层之间设置有密封环，管式膜通过密封环固定并与接口法兰连通；

接口法兰下端设置有进气口。

按上述方案，所述壳层和接口法兰通过固定法兰连接固定。

按上述方案，所述壳层为圆筒型，采用不锈钢材料或塑料，直径为40～500mm，壁厚为1～5mm，长度为1～2m。

按上述方案，所述的管式膜采用hdpe材料、无机陶瓷或不锈钢烧结管，管径为5～20mm，其膜壁厚为0.5mm～5mm，长度为1～2m。

按上述方案，所述的溶液入口设置在壳层下方不高于0.4m处，入口直径0.1～0.15m。

按上述方案，所述的溶液出口设置在离壳层顶端不低于0.4m处，入口直径0.1～0.15m，且在溶液入口的相对一侧。

按上述方案，所述的密封环材质选用pvc或abs树脂。

按上述方案，所述管式膜均匀分散于壳层内，且最外层管式膜与壳层内壁距离大于2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用错流式气液流动方式，气体在膜管中孔内沿着轴心方向从一端流向另一端，溶液在膜管外壁垂直于轴向流动，这样可以有效地增加局部扰动形成湍流，提高壳层传质系数，同时由于膜纤维的规整排列和均匀分布，既可以避免壳层沟流的形成，又可以在增强湍流的同时减少绕流和反混流现象，提高传质效率。

膜接触器提供了更大的传质比表面积。传统的塔器单位体积的传质表面积一般在20～500m²/m³的范围内，相比较而言，膜接触器的单位体积的传质面积可达500～6600m²/m³。

由于两相相对独立，互不接触，在一定的范围内可任意调节两相的流速，而传质面积却不随流速的改变而改变，因此提高了操作弹性。

采用“二进一出”的结构，大大减少了气体在管式膜中的逃逸，提高了吸收效率。

附图说明

图1：管式多孔气-液膜接触器结构示意图；

图2：本发明专利的管式膜布置形式示意图a；

图3：本发明专利的管式膜布置形式示意图b；

其中1、固定法兰；2、溶液入口；3、壳层；4、进气口；5、溶液出口；6、管式膜；7、密封环；8、接口法兰。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明管式多孔气-液膜接触器，如图1所示：

包括壳层3和管层(即管式膜6)；

在所述壳层3的侧面下方设置有溶液入口2，所述壳层3的侧面上方设置有溶液出口5；

所述壳层3的上端密封、下端设置有接口法兰8，接口法兰8和壳层之间设置有密封环7，管式膜6通过密封环7固定并与接口法兰8连通；

接口法兰下端设置有进气口4。

壳层3和接口法兰8通过固定法兰1连接固定。

本发明工作时，烟气0.1mpa压力下经过流量计后在以2l/min的流速通过进气口4进入管式膜6中，气体在膜纤维中孔内沿着轴心方向从一端流向另一端，与此同时，2mol/l的吸收液在0.1mpa压力下经过流量计后以100ml/min的流速从溶液入口2中进入壳层3，溶液在管式膜6径向流动，烟气通过管式膜6的膜孔进入吸收液内，与吸收液形成错流式气液流动方式，避免了壳层沟流的形成，同时又可以在增强湍流的同时减少绕流和反混流现象，提高传质效率。另一方面，由于气液两相相对独立，互不接触，在一定的范围内可任意调节两相的流速，而传质面积却不随流速的改变而改变，使得操作弹性大大提升。同时，由于该装置只设置了一个出口，便可增加烟气在吸收液内的停留时间不小于2s，有利于提高吸收液的溶解率，从而能在同等液气比下吸收更多的烟气，从而降低液气比，降低电耗。净化后的烟气通过溶液出口5排出。

实施例1

如图2所示管式膜6的布置形式β为60°，中心距a为18mm，中心距b为18mm，溶液入口2位于壳层下方0.3m处，入口直径为0.13m，入口长度为0.25m，溶液出口5位于壳层上方0.3m处，与溶液入口2相对，出口直径为0.13m，出口长度为0.25m。管式膜6采用hdpe材料，管径为10mm，其膜壁厚为3μm，长度为1.5m。壳层采用不锈钢材料，直径为50mm，壁厚为2.5mm，长度为1.5m。密封环材质选用pvc。

实施例2

如图3所示管式膜6的布置形式β为45°，中心距a为12mm，中心距b为28mm，溶液入口2位于壳层下方0.2m处，入口直径为0.1m，入口长度为0.2m，溶液出口5位于壳层上方0.2m处，与溶液入口2相对，出口直径为0.1m，出口长度为0.2m。管式膜6采用hdpe材料，管径为15mm，其膜壁厚为3μm，长度为1.2m。壳层采用塑料，直径为80mm，壁厚为2.5mm，长度为1.2m。密封环材质选用pvc。

实施例3

如图2所示管式膜6的布置形式β为60°，中心距a为15mm，中心距b为20mm，溶液入口2位于壳层下方0.4m处，入口直径为0.2m，入口长度为0.22m，溶液出口5位于壳层上方0.4m处，与溶液入口2相对，出口直径为0.2m，出口长度为0.22m。管式膜6采用不锈钢烧结管，管径为15mm，其膜壁厚为4μm，长度为1.3m。壳层采用不锈钢材料，直径为100mm，壁厚为2.4mm，长度为1.3m。密封环材质选用abs树脂。

实施例4

如图3所示管式膜6的布置形式β为45°，中心距a为8mm，中心距b为30mm，溶液入口2位于壳层下方0.3m处，入口直径为0.1m，入口长度为0.2m，溶液出口5位于壳层上方0.3m处，与溶液入口2相对，出口直径为0.1m，出口长度为0.2m。管式膜6采用hdpe材料，管径为10mm，其膜壁厚为3μm，长度为1.4m。壳层采用不锈钢材料，直径为120mm，壁厚为2.5mm，长度为1.4m。密封环材质选用abs树脂。

实施例5

如图2所示管式膜6的布置形式β为60°，中心距a为15mm，中心距b为20mm，溶液入口2位于壳层下方0.4m处，入口直径为0.12m，入口长度为0.2m，溶液出口5位于壳层上方0.4m处，与溶液入口2相对，出口直径为0.12m，出口长度为0.2m。管式膜6采用hdpe材料，管径为18mm，其膜壁厚为3μm，长度为1.5m。壳层采用不锈钢材料，直径为130mm，壁厚为2mm，长度为1.5m。密封环材质选用pvc。

实施例6

如图3所示管式膜6的布置形式β为45°，中心距a为22mm，中心距b为31mm，溶液入口2位于壳层下方0.3m处，入口直径为0.13m，入口长度为0.3m，溶液出口5位于壳层上方0.3m处，与溶液入口2相对，出口直径为0.13m，出口长度为0.3m。管式膜6采用hdpe材料，管径为13mm，其膜壁厚为4μm，长度为1.8m。壳层采用不锈钢材料，直径为110mm，壁厚为2.8mm，长度为1.8m。密封环材质选用pvc。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明专利的保护范围内。