气液接触装置制造方法及图纸

一种气液接触装置，其中横截面可为各种形状且具有直管部分的管状结构注入器以多级阶梯的形式沿大致垂直的方向设置（在该装置中），从而使气液接触表面与气体流平行，因而气体与从注入器之上供入的液体接触。其特征在于气液接触表面包括粗糙表面部分，多孔表面部分，网格或粘有网格的板，或在各级注入器之间设置分散板以分散液体。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气液接触装置，特别是一种能使气体有效地与液体接触的气液接触装置，例如用于通过使包含在废气中的CO2气体与CO2气体吸收液接触而从废气中除去CO2气体的CO2气体吸收装置。最近，有人指出CO2气体导致的温室效应是引起全球大气变暖现象的原因之一，为了保护全球大气环境，在世界范围内迫切需要采取措施解决温室效应。CO2气体产生于每一个燃烧矿物燃料的人类活动领域中，将来将进一步加强对CO2废气的控制。作为废气控制的一种措施，在使用大量矿物燃料的热电厂的发电设备中，已研究出从锅炉的燃烧废气中除去和收集CO2的方法以及存储CO2而不排到大气中的方法。另一方面，在化工厂的吸收工艺中应用的气液接触技术中，使用了泡罩板塔和填充塔，从而尽可能实现气液接触。作为填充塔的注入器，使用了具有各种形状的拉希格圈(Raschigrings)。在用于吸收燃烧废气中的CO2的气液接触装置中，需要在短时间内有效地处理大量气体。因此，需要一种气液接触装置，其中在气体通道中不会发生气流的膨胀、收缩、冲撞以及涡流，并几乎不会发生由于上述因素的不必要的压力损失。而且，需要结构尽可能简单的气液接触装置，它可增加气液接触面积和接触时间，从而提高接触效率。作为从燃烧废气中除去CO2的CO2气体吸收装置，本专利技术的专利技术人先前提出过一种CO2气体吸收装置，其中设置有许多注入器，因而注入器的气液接触表面可与气流平行，注入器包括横截面可为各种形状且管部为直的管状结构，如附图说明图1所示(它示出也将用于本专利技术一个实施例中的CO2气体吸收装置的总体结构视图)(参见日本专利申请公开No.4-271809或No.271809/1992)，也就是说，在图1中标号1为CO2气体吸收装置，标号2为包括其管部为直的管状结构的注入器，这些注入器沿大致垂直的方向以多层阶梯的形式设置。标号3为一用于输送CO2吸收液的管线，标号4为一液体分散喷嘴，标号5为一吸收液存储空间，CO2在其中被吸收，标号6为包含CO2的燃烧废气，标号7为除去了CO2的清洁的废气。如上所述，包括管状结构的注入器2的横截面可为各种形状，并且该横截面可由这些形状中的一个或其结合构成。在包括管状结构的注入器2中，气体流平行于吸收表面(气液接触表面)。因而，在气流通道中，不会发生气流的膨胀、收缩和冲撞以及旋流，因此由于这些因素而产生的不必要的压力损失非常小。在这种情况下，吸收液由包括管状结构的注入器2的吸收表面支承，该吸收液沿该表面向下流动时与气流接触以吸收CO2。因此，根据这种结构，可显著减少压力损失，与通常的拉希格圈(Raschig rings)注入器相反。然而，上述CO2气体吸收装置具有下述问题。(a)当作为注入器的管状结构的吸收表面为抛光成光滑的镜面时，则沿管状结构的吸收表面向下流动的吸收液由于表面张力或粘附力而成线形，因此液体不会膨胀至吸收表面的整个表面这样使浸湿面积减小。其结果，气液接触面积趋于减小，并使CO2吸收效率趋于降低。(b)每个管状结构注入器沿气流方向的单位长度受到制造条件的限制。因此，如果注入器的长度为大约20m，则需要堆积大约20级的管状结构注入器。在这种情况下，在每一对管状结之间形成间隙。当吸收液从上部管状结构流向下部管状结构时，液流由于上述间隙的存在而变成线形，因此损弱了其分散性。为了减小这种间隙，需要高的加工精度，但也增加了成本。(c)当作为注入器管状结构的内壁上的气液接触表面被镜面抛光时，CO2气体吸收装置有一些需改进的地方。也就是说沿管状结构的气液接触表面向下流动的吸收液由于表面张力或粘附力而形成为线形，并不能膨胀至内壁的整个表面。因此浸湿面积(气液接触面积)减小，而向下流的液体在气液接触表面上的滞留时间缩短。其结果，不能获得需要的CO2吸收效率。(d)作为管状结构注入器的水平截面的另一个例子，有一种截面，其中许多编织的凸纹(或凹纹)与竖直部分相互接触。如上所述，CO2气体吸收装置的注入器具有图中所示的管状结构的水平截面，其中栅格或上述编织的凸纹(或凹纹)与竖直部分相互接触，根据这些注入器，气液接触效率的效果得到某种程度的改善，但仍存在需改进的地方。也就是说，从液体分散喷嘴4供入的管状结构的吸收液沿气液表面向下流动并由于表面张力或粘附力而不能膨胀至内壁的全部表面，因此，吸收液易于在栅格的四角处和由编织的凸纹和直线形成的角部聚集。其结果，浸湿面积(气液接触面积)减少，向下流的吸收液在气液接触表面上的滞留时间也缩短。因而，需要进一步改善CO2吸收效率。本专利技术为解决上述问题而设计。本专利技术的一个目的是提供一能够解决上述问题(a)的气液接触装置，并通过增加管状结构注入器的气液接触表面的单位面积的接触面积而提高气液接触效率。本专利技术的进一步的目的是提供一种能够解决上述问题(b)并改善吸收液从管状结构注入器的上级流向下级时的分散性。本专利技术的再一目的是提供一种通过使用特殊材料作为管状结构注入器气液接触表面而解决上述问题(c)的气液接触装置。本专利技术的另一目的是提供一种通过使管状结构注入器具有特殊的横截面而解决上述问题(d)的气液接触装置。为达到上述目的，本专利技术提供了一种气液接触装置，其中横截面可为各种形状且具有直管部分的管状结构注入器以多级阶梯的形式沿大致垂直的方向设置(在该装置中)，从而使气液接触表面与气体流平行，因而气体与从注入器之上供入的液体接触，使液体沿注入器表面向下流动，并从注入器下部供入气体，这种装置的结构具有下述(1)至(12)的特征。(1)其特征在于注入器的气液接触表面包括中心线平均高度为50μm或更高的粗糙表面部分。中心线平均高度在本说明书中定义为由下面的方程式所获得的微米值，见日本工业标准JISB0601-1982。当从粗糙度曲线沿中心线方向对测量长度为l的部分取样，取样部分的中心线为x轴，纵向放大方向为Y轴，粗糙度曲线为Y＝f(x)中心线平均高度(Ra)＝1l∫ol|f(x)|dx]]>(2)其特征在于注入器的气液接触表面包括具有许多小孔的多孔表面部分。(3)其特征在于注入器包括网格。(4)上述(1)、(2)或(3)项中所述的气液接触装置的特征在于气体为燃烧废气，而液体为CO2吸收液。本专利技术的功能使得有可能增加设置在气液接触装置中的管状结构注入器的气液接触面积，并显著提高气液接触效率。如上所述，根据本专利技术，管状结构的气液接触表面为粗糙的，或由多孔板或网格制成，因此可增加管状结构的气液接触面积，并能大大提高气液接触效率。(5)气液接触装置的特征在于多级注入器相互分开，其间设置有用于接纳从注入器上部流下的液体，分散液体，并允许液体向下流的分散板。(6)上述(5)项中所述的气液接触装置的特征在于分散板具有网格部分。(7)在(5)中所述的气液接触装置的特征在于分散板具有带许多小孔的多孔表面部分。(8)在上面(5)项中所述的气液接触装置的特征在于气体为燃烧废气，而液体为CO2吸收液。根据本专利技术的功能，从上部管状结构流下的液体由分散板分散，然后送入下部管状结构。因此，可大幅度增加管状结构的气液接触面积，并显著提高气液接触效率。如上所述，根据本专利技术，分散板置于管状结构之间，因此可对从上部管状结构流下的液体进行分散，然后送入下部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液接触装置，其中，横截面可为各种形状并具有直管部分的管状结构注入器以多级阶梯的形式沿大致垂直的方向设置在该装置中，从而使气液接触表面与气流平行，因而气体与从注入器之上供入的液体接触，液体沿注入器表面向下流动，并从注入器下部供入气体，所述装置的特征在于所述的注入器的气液接触表面包括中心线平均高度为５０μｍ或更大的粗糙表面部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤井真澄，崛田善次，须田泰一郎，北村耕一，社野幸弘，三村富雄，下條繁，川崎雅己，吉田邦彦，唐崎睦范，饭岛正树，光冈薰明，
申请(专利权)人：关西电力株式会社，三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]