本發(fā)明涉及沼氣提純制備生物天然氣領(lǐng)域，特別是涉及一種沼氣提純用的水洗吸收塔。

背景技術(shù)：

吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設(shè)備，按氣液相接觸形態(tài)分為三類，第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔內(nèi)氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流，通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。

沼氣是一種以甲烷和二氧化碳為主的低熱值生物質(zhì)氣體，可以通過脫硫、脫二氧化碳、脫水等凈化處理環(huán)節(jié)制精制為滿足生物天然氣標(biāo)準(zhǔn)的生物天然氣。早期的沼氣主要來自于農(nóng)業(yè)廢棄物處理，規(guī)模小，產(chǎn)氣量低，大部分用于農(nóng)戶燃氣自用，隨著環(huán)境保護、環(huán)境治理意識增強，對再生能源的利用也逐漸得到重視，沼氣生產(chǎn)規(guī)模越來越大，大部分來源于污水、污泥、垃圾處理的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)，沼氣的利用也慢慢從發(fā)電并入電網(wǎng)發(fā)展到提純制成生物天然氣并入城市燃氣管網(wǎng)或進一步處理制成車用壓縮生物天然氣供加氣站，因此，提純是沼氣應(yīng)用領(lǐng)域一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

沼氣提純有四種方法可以實現(xiàn)，分別是吸收法、變壓吸附法、低溫冷凝法和膜分離方法，廣泛采用的是吸收法中的水洗法，通過水洗法來脫除沼氣中的二氧化碳是領(lǐng)域內(nèi)的常見工藝，吸收提純法是利用有機胺溶液與二氧化碳的物理化學(xué)吸收特性來實現(xiàn)的，即在吸收塔內(nèi)的加壓、常溫條件下與沼氣中的二氧化碳發(fā)生吸收反應(yīng)進行脫碳提純甲烷，吸收富液在再生塔內(nèi)的減壓、加熱條件下發(fā)生逆向解析反應(yīng)，釋放出高純度的二氧化碳氣體，同時富液得到再生具備重新吸收二氧化碳的能力，從而實現(xiàn)沼氣在吸收塔內(nèi)的連續(xù)脫碳提純甲烷過程，并使得脫碳液進行連續(xù)的吸收、再生循環(huán)工作。吸收塔的吸收效率直接影響沼氣的提純效果，現(xiàn)有的板式塔采用單層篩板，速度快，吸收效率低，經(jīng)常需要用大量的吸收液才能達到預(yù)期的吸收效果，吸收液吸收不充分就被排放出去，十分浪費。因此，有必要對現(xiàn)有的吸收塔進行改進，使其噴淋出的吸收液吸收更充分，從而提升沼氣的提純效果，提高沼氣的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有吸收塔存在的上述至少一個問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氣體和液體在塔板上以并流、旋流混合的形式充分接觸，塔板上氣液相接觸時間長，吸收效率高的一種沼氣提純用的水洗吸收塔。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種沼氣提純用的水洗吸收塔，包括筒體，筒體頂部設(shè)有氣相出口，下部設(shè)有氣相進口分布器，筒體底部設(shè)有液相出口，筒體上部設(shè)有液相進口，筒體內(nèi)部的液相進口和氣相進口分布器之間設(shè)有總數(shù)為奇數(shù)的篩板，所述篩板由奇數(shù)塔板和偶數(shù)塔板間隔豎直排列而成且最上層和最下層塔板為奇數(shù)塔板，每塊奇數(shù)塔板上設(shè)有兩個擋液板、中心設(shè)有可拆卸的檢查孔堵板，檢查孔堵板上裝有溢流堰，奇數(shù)塔板兩端朝下設(shè)有降液板；每塊偶數(shù)塔板上設(shè)有兩個擋液板且與奇數(shù)塔板降液板位置對應(yīng)，偶數(shù)塔板兩側(cè)與奇數(shù)塔板降液板對應(yīng)的位置設(shè)有“弓形”的溢流堰，偶數(shù)塔板的中心設(shè)有可拆卸降液管。

進一步地，奇數(shù)塔板和偶數(shù)塔板設(shè)有沖孔區(qū)域，所述沖孔區(qū)域為同心圓，沖孔區(qū)域內(nèi)部設(shè)有沿中心按正三角形錯開均勻排列的沖孔，沖孔與塔板按一定角度傾斜，傾斜方向與塔板上的液體流動方向一致，沖孔截面與同心圓垂直且與塔板垂直。

優(yōu)選地，所述沖孔的孔徑為6-20mm，孔中心距為孔徑的2-3倍。

優(yōu)選地，最下層的奇數(shù)塔板上的降液板垂直塔板安裝且降液板下端伸至筒體底部，其他的奇數(shù)塔板上的降液板下端沿豎直角度向塔壁方向傾斜20°。

優(yōu)選地，還包括絲網(wǎng)除沫器、篦子板、上人孔、下人孔和排污口，氣相出口和液相進口之間設(shè)有絲網(wǎng)除沫器，上人孔位于絲網(wǎng)除沫器下面，下人孔位于氣相進口分布器的下面，液相進口底部設(shè)有排污口，篦子板位于最下層的奇數(shù)塔板和氣相進口分布器之間。

優(yōu)選地，篦子板下部的筒體一側(cè)設(shè)有一上一下兩個液位計根部管，且上面的液位計根部管低于氣體進口分布器。

本發(fā)明具有以下有益效果：（1）該吸收塔吸收效率高，塔板上采用氣、液并流接觸的方式，沼氣通過斜孔與水溶液并流接觸，實現(xiàn)了沼氣較好的均勻分布，也強化了氣液間的流動，促進沼氣中二氧化碳向水溶液的溶解與擴散分布，提高了吸收效率，各塔板之間的降液均通過溢流堰進入下一層塔板，有效杜絕塔板氣體走近路，有效地提高了沼氣中吸收液脫除二氧化碳的效果，提純效果更加顯著；（2）塔阻力小，各塔板上氣相、液相均處于動態(tài)的并流狀態(tài)，在塔板上方形成的液面高度并不高，這樣一來，正常運行中，氣體在塔內(nèi)需穿過的液層厚度不高，塔阻力可以維持在20KPa以內(nèi)操作；（3）投資節(jié)省，根據(jù)塔結(jié)構(gòu)特點，該塔采用氣液并流，液相旋流的吸收方式，特有的氣液接觸讓其傳質(zhì)效率比傳統(tǒng)的填料水洗吸收塔效率高，設(shè)備塔型可以做得更小，緊湊，設(shè)備投資要降低約40%；（4）該吸收塔還可適用于其他領(lǐng)域，適用范圍廣，可廣泛運用于氣、液兩相吸收工況，根據(jù)負荷大小、介質(zhì)差異來調(diào)整塔徑、塔板間距、篩板沖孔孔徑和間距、降液管直徑、溢流堰高度等參數(shù)，以滿足不同工況的需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

附圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為本發(fā)明實施例的A-A剖面示意圖；

附圖3為本發(fā)明實施例的B-B剖面示意圖；

附圖 4為本發(fā)明實施例的C-C剖面示意圖；

附圖5為附圖3和附圖4中I孔放大圖。

附圖中，1是氣相進口，2是絲網(wǎng)除沫器，3是上人孔，4是液相進口，5是擋液板，6是檢查孔堵板，7是奇數(shù)塔板，8是奇數(shù)塔板上的降液板，9是偶數(shù)塔板的溢流堰，10是偶數(shù)塔板，11是偶數(shù)塔板上的降液管，12是奇數(shù)塔板中心的溢流堰，13是篦子板，14是氣相進口分布器，15是最下層奇數(shù)塔板的降液板，16是液位計根部管，17是下人孔，18是液相出口，19是排污口，20是筒體；101是氣相進口分布器，102是液相出口，103是液位計根部管，104是最下層奇數(shù)塔板的降液板。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

一種沼氣提純用的水洗吸收塔，包括筒體20，筒體頂部設(shè)有氣相出口1，下部設(shè)有氣相進口分布器14，筒體底部設(shè)有液相出口，筒體上部設(shè)有液相進口，筒體內(nèi)部的液相進口4和氣相進口分布器14之間設(shè)有總數(shù)為奇數(shù)的篩板，篩板由奇數(shù)塔板和偶數(shù)塔板間隔豎直排列而成且最上層和最下層塔板為奇數(shù)塔板，每塊奇數(shù)塔板7上設(shè)有兩個擋液板5、中心設(shè)有可拆卸的檢查孔堵板6，檢查孔堵板上裝有溢流堰12，奇數(shù)塔板兩端朝下設(shè)有降液板8；每塊偶數(shù)塔板10上設(shè)有兩個擋液板且與奇數(shù)塔板降液板位置對應(yīng)，偶數(shù)塔板兩側(cè)與奇數(shù)塔板降液板對應(yīng)的位置設(shè)有“弓形”的溢流堰9，偶數(shù)塔板的中心設(shè)有可拆卸降液管11。

一個活動可拆卸的降液管，塔板上的液是由中間的降液管進入下一層奇數(shù)塔板中心的。若需進入下一層塔板檢查時，拆開中心降液管即可。

奇數(shù)塔板和偶數(shù)塔板可設(shè)置沖孔區(qū)域，所述沖孔區(qū)域為同心圓，沖孔區(qū)域內(nèi)部設(shè)有沿中心按正三角形錯開均勻排列的沖孔，沖孔與塔板按一定角度傾斜，傾斜方向與塔板上的液體流動方向一致，沖孔截面與同心圓垂直且與塔板垂直。如沖孔的孔徑為6-20mm，孔中心距為孔徑的2-3倍。如附圖5所示，奇數(shù)塔板和偶數(shù)塔板上，液體流動方向為水平的，而由于沖孔與塔板按一定角度傾斜，所以氣體的流動方向為傾斜向上的。

可將最下層的奇數(shù)塔板上的降液板15垂直塔板安裝，降液板下端伸至筒體底部，應(yīng)確保插入塔內(nèi)鍋底液位在30%時的液面中，防止入塔氣體走近路；其他的奇數(shù)塔板上的降液板8下端沿豎直角度向塔壁方向傾斜20°，減小了降液板下端與塔壁之間距離，避免因安裝偶數(shù)篩板兩側(cè)溢流堰而減少偶數(shù)篩板上的開孔區(qū)域面積。

該吸收塔還可以設(shè)置絲網(wǎng)除沫器、篦子板、上人孔、下人孔和排污口，氣相出口和液相進口之間設(shè)有絲網(wǎng)除沫器2，上人孔3位于絲網(wǎng)除沫器下面，下人孔17位于氣相進口分布器的下面，液相進口底部設(shè)有排污口19，篦子板位于最下層的奇數(shù)塔板和氣相進口分布器之間。

該吸收塔還可以在篦子板下部的筒體一側(cè)設(shè)有一上一下兩個液位計根部管，且上面的液位計根部管低于氣體進口分布器，比如可將氣體進口分布器安裝高于上面的液位計根部管200mm以上的位置，從而防止高液位時液體倒串入氣體管內(nèi)。如附圖2所示，101是氣相進口分布器，102是液相出口，103是液位計根部管，104是最下層技術(shù)塔板的降液板。

在沼氣提純領(lǐng)域，使用該吸收塔時塔內(nèi)氣相工作過程如下：沼氣從塔下部進入，通過氣體分布器均勻分布后，由下而上，依次通過各塔板斜孔，與塔板上方與斜孔方向一致的吸收液一起旋流、充分接觸，沼氣中的二氧化碳被塔板上的吸收液逐步吸收，越往上走，氣體中殘余的二氧化碳越低，而塔板上水中二氧化碳吸收量越低、吸收能力越強，從而實現(xiàn)沼氣進入最頂層塔板時，沼氣中的二氧化碳已充分被吸收液吸收脫除，達到工藝指標(biāo)要求。沼氣進入塔頂部空間緩沖，大部分夾帶的液滴回落到塔板，剩余部分水滴，經(jīng)過塔頂絲網(wǎng)除沫器后被分離，脫除二氧化碳的沼氣從塔頂引出，送往后工序設(shè)備。

此時，使用該吸收塔時塔內(nèi)液相工作過程如下：吸收液從塔頂?shù)囊合噙M口通過入塔液體總管，引入塔底第一層奇數(shù)篩板上，通過塔板上的擋液板分流成兩股液體，沿塔板中心順時針方面旋流，如附圖3中箭頭所示，分別進入兩側(cè)降液板，流入偶數(shù)塔板溢流堰內(nèi)，再溢流進入偶數(shù)塔板，在偶數(shù)塔板上通過擋液板將從兩側(cè)溢流堰流出的液體沒塔壁順時針旋流，如附圖4中箭頭所示，最后匯集的塔板中心的降液管，通過偶數(shù)塔板中心降液管流入下一層奇數(shù)塔板中心堵板上的溢流堰，再從溢流堰流入奇數(shù)塔板，重復(fù)前面的過程，液體在塔內(nèi)從上到下逐層下降，與塔板下方穿過塔板斜孔進入塔板上方的氣體，保持一致的旋流方向，并流接觸，延長吸收時間。最終經(jīng)過最底層奇數(shù)塔板降液板進入塔鍋底，由液相出口引出，吸收二氧化碳的吸收液送往后工序的再生裝置進行再生。

本發(fā)明是結(jié)合了篩板塔和旋流板塔兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，對塔板結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新，優(yōu)化了塔板上氣體和液體的分布和接觸方式，延長氣液接觸時間，提高了吸收效果和塔效率。主要優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）液體的流動方向優(yōu)化：利用塔板上的擋液板導(dǎo)流改變奇、偶數(shù)塔板上液體流動方向，在奇數(shù)塔板上，液體由塔板中心上方流入，由奇數(shù)塔板中心部位的溢流堰四周溢出，通過兩個檔液板將溶液導(dǎo)流至沿塔板中心分成兩股呈順時針方向旋轉(zhuǎn)的流體，每股流體旋轉(zhuǎn)流入靠近塔壁的兩個相對稱設(shè)置的降液板，進入下一層偶數(shù)塔板的溢流堰，液體由兩側(cè)的溢流堰流入偶數(shù)塔板上，通過兩個擋液板導(dǎo)流后形成兩股沿塔壁向心順時針方向旋流的流體，最后，偶數(shù)塔板上的液體匯集到塔板中心的降液管而流入下一層奇數(shù)塔板中心部位的溢流堰內(nèi)，如此交替重復(fù)，流體在塔內(nèi)由上至下逐層流入各塔板，塔板之間設(shè)置的降液的溢流堰，有效杜絕塔內(nèi)氣體在兩塔板之間走近路。

（2）氣體流動方向優(yōu)化：相比傳統(tǒng)板式塔在塔板上垂直鉆孔或安裝升氣管、泡罩等方式形成氣體和液體在塔內(nèi)逆流垂直接觸的方式，并流式旋流板篩板吸收塔著重于突出塔板上氣、液相實現(xiàn)“并流”的接觸方式，在各層塔板上按一定傾斜角度沖孔，沖孔孔徑常用6-10mm,也可視吸收液表面張力情況選用孔徑更大的孔徑（10-20mm）?？字行木嘁话闳】讖降?-3倍。沖孔區(qū)域為沿塔板中心間距15-25mm同心圓，且按正三角形錯開排列均布、傾斜方向與液體流動方向一致，使各塔板下方的氣體通過篩板上的斜孔，進入塔板上方，氣體在塔板上方的流動方向與塔板上的液體流向一致，氣體和液體在塔板上以并流、旋流混合的形式充分接觸，延長了塔板上氣液接觸的時間，提高了吸收效率。

（3）塔板降液裝置及溢流堰的優(yōu)化：在不影響降液的前提下，將奇數(shù)塔板降液板下端沿豎直角度向塔壁方向傾斜20°，減小了降液板下端與塔壁之間距離，避免因安裝偶數(shù)篩板兩側(cè)溢流堰而減少偶數(shù)篩板上的開孔區(qū)域面積。偶數(shù)塔板中心的降液管設(shè)置為可拆卸的DN450法蘭連接長度為250mm的降液管，下端為DN450/DN300大小頭，實現(xiàn)在奇數(shù)塔板中心檢查堵板上安裝溢流堰而不縮小塔板上開孔區(qū)面積的目標(biāo)。經(jīng)過優(yōu)化后，塔操作彈性變大，在低負荷、低液相流量的工況下，也不會出現(xiàn)因塔板液面高度不夠，而出現(xiàn)氣體在塔板間走近路的問題。

本文中應(yīng)用了具體實施例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達的有限性，而客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進、潤飾或變化，也可以將上述技術(shù)特征以適當(dāng)?shù)姆绞竭M行組合；這些改進潤飾、變化或組合，或未經(jīng)改進將發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。