湿壁塔的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般而言涉及气体捕集设备，具体而言涉及一种湿壁塔。
【背景技术】
[0002]“十二五”国家科技支撑计划项目“大规模燃煤电厂烟气CO2捕集、驱油及封存技术(CCUS)开发及应用示范”，捕集发电厂烟道气中的CO2资源，供给油田进行三次采油。目的是实现0)2减排和油田EOR驱油稳产增收的双重目标。在此背景下，开展烟气CO 2捕集新技术及动力学传质特性研究，指导大规模碳捕集工程工艺包设计和工程设计，有利于CO2减排新技术的推广，对生态环保与经济发展都具有十分重要的意义。
[0003]0)2吸收动力学研究，是COJI集过程研究的重要基础研究，是为了获得计算过程设备的参数，以及对某一种吸收模型进行校核或揭示出各种因素的影响。动力学直接影响到吸收剂的选择和测试、过程工艺的选择和反应器的设计优化。由于溶剂种类的多样化、混合物的不同组合，对CO2吸收反应动力学有重要影响。
[0004]湿壁塔是研究包括CO2在内的气体化学溶剂吸收动力学数据测量的核心装置。采用湿壁柱为反应器，使液体通过中空的碳钢柱或不锈钢柱溢流在外壁形成一层液膜，而气体与液体逆流接触，接触面为碳钢柱或不锈钢柱外表面积。气液反应阻力主要集中在气膜、液膜中。它的流动行为更接近工业装置的实际生产情况，更有利于化学吸收的理论研究。可测定化学吸收过程的反应速率系数，建立吸收速率系数关联式，从而计算吸收反应活化能和反应级数。湿壁塔作为气液相际传质机理的实验装置，早为人们采用。
[0005]采用湿壁塔设备，使得气液接触面积和停留时间精确描述，准确得到气液反应的动力学参数，常压湿壁塔实验装置可进行反应器设计和制造工艺改进。
[0006]湿壁塔还具有下列特点:气膜和液膜之间互不渗透，仅在表面进行传质，可以允许较高的气速通过，设备阻力降较小。液膜较薄，成膜所需的静压液位较低。借助气流通过降膜时，在液膜表面产生特殊的波动所造成不稳定的分子扩散，进行高效的传质。
[0007]湿壁柱法测定的优点是可以测定反应速度慢和快的各种反应体系，缺点是需要根据速度的快慢选择合适的气液界面，可以减小测量误差，提高实验结果的准确性。
[0008]湿壁塔的设计关键点在于液体和气体分布装置，其结构设计是否合理，液体成膜是否均匀，气流分布是否平稳以及安装是否正确等，都会直接影响塔的传质效率和塔的操作稳定性。
[0009]作为研究包括CO2在内的气体化学溶剂吸收动力学数据测量的核心装置，目前的湿壁塔存在如下不足:
[0010]传统湿壁塔从顶部出液，在实际使用中，液膜表面上的波纹会增大气液接触面积，改变传质过程。流下液膜的末端均会形成静止膜，这部分的吸收速率明显小于上面的流动部分。在物理吸收时，静止膜部分的吸收作用可以忽略，但在化学吸收中，静止膜的吸收作用还随着反应机理的不同而不同。在长期的研究过程中，曾对湿壁塔进行了各种改进，最简单的是在湿壁塔的下端接一引流棒，可消除操作时由静止液膜产生的端末效应。
[0011]此外，气体分布的均匀性是保证每根降膜管稳定操作的必要条件。当前普遍采用的多孔型气体分布器，但是气体靠近入口处的气体轴向速度过大，在高速气流的抽吸作用下，靠近入口处形成回流区，致使气体分布不均匀。
【发明内容】
[0012]鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种湿壁塔，其能保证湿壁塔在工作过程中液膜稳定和气膜分布的均匀性。
[0013]由此，本发明提供了一种湿壁塔，其包括夹套、湿壁柱、液体分布器、上法兰、下法兰以及气体分布挡板。
[0014]夹套具有:内壁，内壁形成容置腔；以及外壁，围绕内壁并与内壁形成空腔，设置有与空腔连通的保温液进口和保温液出口，保温液进口、空腔以及保温液出口形成供保温液流动的通路，经由该通路流动的保温液对容置腔进行保温。
[0015]湿壁柱收容于夹套的容置腔，具有壁部以及由壁部围绕形成的中空部，中空部的底部用于连通外部的溶液供给装置，以接收溶液供给装置提供的溶液。
[0016]液体分布器收容于夹套的容置腔，且包括:溢流体，为倒U形的圆筒，设置于湿壁柱的顶部，形成有在轴向上与湿壁柱的中空部连通的腔体以及在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体连通的多个溢流孔；以及帽件，为倒U形的圆筒，位于溢流体的上方、套设于溢流体上并覆盖湿壁柱的一部分和整个溢流体，以使帽件与溢流体之间形成环形的受液腔并使帽件与湿壁柱之间形成环形的且与受液腔连通的间隙。
[0017]上法兰设置于夹套上方并将夹套的顶部固定并密封，具有与夹套的容置腔连通的出气口 ；
[0018]下法兰设置于夹套下方并将夹套的底部固定并密封，并密封套设于湿壁柱上，且具有:进气口，与夹套的容置腔连通且与外部的供气装置连通，以接收外部的供气装置提供的气体；环形凹槽，围绕湿壁柱穿设的位置形成且在径向上位于进气口的内侧；以及排液口，与环形凹槽连通且与外部连通。
[0019]气体分布挡板设置于下法兰和夹套的内壁之间且与湿壁柱间隔开，形成有一侧与下法兰的进气口连通而另一侧与夹套的容置腔连通的通道，用于与对经由进气口进入的气体进行流向调整并引导到夹套的容置腔内。
[0020]其中，外部的溶液供给装置提供的溶液经由湿壁柱的中空部、溢流体的腔体和溢流孔、帽件与溢流体之间的受液腔、帽件与湿壁柱之间的间隙而沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动，以形成液膜；外部的供气装置提供的气体经由进气口进入、经由气体分布挡板以及气体分布挡板的所述通道调整流向并引导到夹套的容置腔内，以向上流动而与液膜逆流接触，从而使气体被溶液吸收；沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动的溶液吸收气体后经由气体分布挡板的内侧蓄积于下法兰的环形凹槽并作为废液从环形凹槽中经由排液口向外排出；向上流动含所吸收溶液的气体作为出气经由上法兰的出气口向外排出。
[0021]本发明的有益效果如下。
[0022]在根据本发明所述的湿壁塔中，通过在周向上均匀分布且在径向上贯通的并与腔体连通的多个溢流孔以及帽件与溢流体之间形成环形的受液腔并使帽件与湿壁柱之间形成环形的且与受液腔连通的间隙，受液腔作为缓冲部分来消除溶液波动，从而能够保证液膜的稳定性。
[0023]在根据本发明所述的湿壁塔中，下法兰的环形凹槽的设置可消除操作时由静止液膜产生的端末效应。此外，沿湿壁柱的壁部的外表面从上向下流动的溶液吸收气体后经由挡板的内侧蓄积于下法兰的环形凹槽并作为废液从环形凹槽中经由排液口向外排出，通过控制经由湿壁柱的中空部进入的来自外部的溶液供给装置提供的溶液的流量、经由排液口向外排出的废液的流量，可以保证环形凹槽中的废液的液面保持不变，从而通过环形凹槽中的废液的液面保持不变可以控制液膜的形成，从而有效地消除了沿湿壁柱的壁部的外表面向下流动的波动性(即液膜流动存在扰动)，提高了液膜的稳定性，从而有利于利用本发明的湿壁塔进行气体化学溶剂吸收的测试和研究。
[0024]在根据本发明所述的湿壁塔中，通过气体分布挡板，可以对经由进气口进入的气体的流向进行调整，改变气流流场分布，可最大限度减少气流对液膜的冲击，从而避免破坏液膜的稳定性，同时也提高了气膜的均匀性，提高了气液传质效率。
【附图说明】
[0025]图1是根据本发明的一实施例的湿壁塔的剖视图；
[0026]图2是图1的仰视图；
[0027]图3是根据本发明的另一实施例的湿壁塔的剖视图；
[0028]图4是根据本发明的再一实施例的湿壁塔的剖视图；
[0029]图5是根据本发明的又一实施例的湿壁塔的剖视图；
[0030]图6是图5的俯视图。
[0031]其中，附图标记说明如下:
[0032]10夹套13上法兰
[0033]101 内壁131 出气口
[0034]1011容置腔132阀接口
[0035]102外壁133上收容槽
[0036]1021保温液进口14下法兰
[0037]1022保温液出口141进气口
[0038]C空腔142环形凹槽
[0039]11湿壁柱143排液口
[0040]111壁部144下收容槽[0041 ]1111外表面 145上表面
[0042]1112内表面15气体分布挡板
[0043]1113顶表面151上挡板
[0044]112中空部1511倾斜部
[0045]12液体分布器1512竖直部
[0046]121溢流体J连接部位
[0047]1211腔体152下挡板
[0048]1212溢流孔1521通孔
[0049]1213周壁V缝隙
[0050]12131内表面16上密封件
[0051]1214顶壁17上固定件
[0052]1215立壁171上螺栓
[0053]12151外表面172上螺母
[0054]122帽件18下密封件
[0055]G间隙19下固定件
[0056]S空隙191下螺栓
[0057]R凹部192下螺母
[0058]