本發(fā)明涉及沼氣提純凈化設(shè)備的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是指一種加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置。
背景技術(shù)：
：沼氣提純主要是去除沼氣中的二氧化碳，提高燃燒時的熱值；目前，國內(nèi)外的沼氣提純方法主要分為：吸附法、吸收法、膜分離法、低溫分離法、甲烷原位富集法以及生物技術(shù)提純法等，其中，加壓水洗法是吸收法的一種。加壓水洗時，CO2溶解在水中，而CH4在水中的溶解量較CO2來說少很多，可認為CH4在水中幾乎不溶解；因此，CH4在水洗塔頂部富集后被收集，降壓時，溶解在水中的CO2解吸出來，實現(xiàn)了CH4和CO2的分離，完成了沼氣的提純；同時，含有CO2和CH4的廢水可以通過空氣吹托再生以循環(huán)利用。加壓水洗法中最重要的設(shè)備為水洗塔，又稱為洗滌吸收塔或洗滌塔，現(xiàn)有的沼氣洗滌塔普遍采用單段塔進行吸收，洗滌塔內(nèi)部填充填料，塔頂為液體分布器。加壓水洗普遍在0.4-1Mpa的壓力下進行操作，體積較常壓最大縮小10倍；由于加壓水洗的物理吸收特點，需要的水量很大，噴淋密度較大，從而導(dǎo)致偏流的存在；而且，在填料層內(nèi)液體的流動不是均勻的柱塞流，而是存在溝流、偏流、壁流現(xiàn)象，這將造成填料塔的放大效應(yīng)及端效應(yīng)；因此，傳統(tǒng)的洗滌塔為了減少噴淋密度大帶來的影響以及增大填料的體積，通常采取加大直徑的辦法來解決，最直接的影響就是造成塔體設(shè)備體積增大；由于設(shè)備為壓力容器，造價成本往往成倍增長，填料施工難度大，維修復(fù)雜，這種傳統(tǒng)的設(shè)備塔體采用單段塔設(shè)計存在很大的弊端。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明提出一種加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中洗滌塔直徑大、施工困難和提純效率低的問題。本發(fā)明的一種加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置，其技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：包括底座，所述底座上設(shè)有塔體，所述塔體為立式塔體，所述塔體包括至少兩段填料段，最底端的填料段的底部設(shè)有蓄水段，所述蓄水段的底部設(shè)有出液口，所述蓄水段的上部設(shè)有進氣口，每段所述填料段的頂部設(shè)有進液口，所述塔體的頂部設(shè)有出氣口；不同段所述填料段之間的直徑自下往上依次減小，每段所述填料段的內(nèi)部均設(shè)有兩個填料層，兩個所述填料層自下往上依次為散堆填料層和規(guī)整填料層，所述規(guī)整填料層的上方設(shè)有物料分布器，所述蓄水段的內(nèi)部還設(shè)有氣體分布器。在傳統(tǒng)的吸收塔中，為了保證氣相中的關(guān)鍵組分被充分吸收，吸收塔則選用較大的液氣比，因此，其循環(huán)液的循環(huán)量也很大，不得不擴大塔徑以減小噴淋密度，從而直接增加了設(shè)備的一次性投資；本發(fā)明采用多段直徑不同的填料段組成塔體，減小了塔體的直徑，節(jié)約了裝置的一次性投資，降低了水的循環(huán)用量，降低了能耗；本發(fā)明還采用散堆填料層和規(guī)整填料層兩層填料層組合使用的方式，在最大程度地增加氣液接觸面積的前提下，充分保證了液體的均勻分布，避免了出現(xiàn)壁流現(xiàn)象和由壁流效應(yīng)而造成氣液兩相在填料層中分布不均的現(xiàn)象，提高了裝置的吸收效率。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述填料段包括第一填料段和第二填料段，所述第一填料段的底部為所述蓄水段，所述蓄水段的直徑與所述第一填料段的直徑相等，所述第一填料段的直徑大于所述第二填料段的直徑。兩段填料段組成的塔體更加適于工業(yè)應(yīng)用，該裝置的制造成本低，施工方便，兩段填料段組成的塔體在保證提純效果的前提下，使裝置的一次性投資降至最低。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述第二填料段的直徑為所述第一填料段的直徑的30-70%。根據(jù)沼氣在凈化提純過程中雜質(zhì)含量的不同，在保證噴淋密度的前提下，逐步降低上層填料段的直徑，從而達到即保證雜質(zhì)被充分吸收，又能夠縮小塔體直徑，降低裝置的投資的目的。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述第一填料段的直徑為1000-1400mm，所述第二填料段的直徑為400-700mm，所述第一填料段的高度為6-8m，所述第二填料段的高度為10-14m，所述第一填料段的噴淋密度為100-160m3/m2/h，所述第二填料段的噴淋密度為150-180m3/m2/h。這種設(shè)計的凈化裝置最適合工業(yè)應(yīng)用，其不僅凈化提純效果好，而且，投資少，能耗低，應(yīng)用方便。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述第二填料段與所述第一填料段通過錐體連接，所述第一填料段與所述蓄水段為一體設(shè)置。本發(fā)明中第一填料段的直徑大于第二填料段的直徑，并且，第一填料段的高度小于第二填料段的高度，通過錐體實現(xiàn)了第一填料段和第二填料段的平穩(wěn)過渡連接，第一填料段和蓄水段設(shè)置美觀，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述第一填料段內(nèi)的物料分布器為槽式分布器，所述槽式分布器包括底盤，所述底盤上設(shè)有中心槽，所述中心槽的內(nèi)部設(shè)有兩排平行設(shè)置的降液孔，所述中心槽的四周設(shè)有溢流堰。本發(fā)明的第一填料段內(nèi)使用槽式分布器，槽式分布器可以更好的滿足第一填料段內(nèi)較大的液相量的需求，使液相在此得到更好的分布，從而使氣液在第一填料段內(nèi)進行充分的傳質(zhì)，以達到沼氣凈化提純的目的。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述中心槽的寬度為50-70mm，相鄰的兩個所述降液孔之間的中心距為80-120mm，所述降液孔的直徑為50-100mm，所述降液孔的個數(shù)為18-25個，所述溢流堰的堰度為250-450mm。由于兩段式填料段中，第一填料段的直徑較大，其液相量也較大，合理的中心槽、中心距、降液孔直徑和堰高的設(shè)置，以保證液相在溢流堰內(nèi)具有一定的液位高度，從而保證液相在第一填料段的內(nèi)部分布均勻，而且，還有利于方便第一填料段的操作和防止液泛現(xiàn)象出現(xiàn)。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述第二填料段內(nèi)的物料分布器為孔盤式分布器，所述孔盤式分布器包括分布盤，所述分布盤上設(shè)有分布孔，所述分布盤的頂部設(shè)有升氣管，所述升氣管內(nèi)設(shè)有擋板。本發(fā)明的氣體經(jīng)過第一填料段吸收后，氣相的體積大大減少；在第二填料段的內(nèi)部設(shè)置孔盤式分布器，使槽式分布器和孔盤式分布器組合使用，使氣液接觸均勻，提高吸收效果。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述升氣管的個數(shù)為8-12個，所述升氣管的橫截面積占所述第二填料段的橫截面積的8-14%。這種設(shè)置的升氣管可以更好的滿足第二填料段的內(nèi)部氣體流量小和液體流量大的特點。作為一種優(yōu)選的實施方案，所述散堆填料層和所述規(guī)整填料層的高度相等，所述散堆填料層的高度為2.5-4.0m。散堆填料可以達到很好的液體分布效果，有利于氣相在徑向方向上的混合，從而保證吸收效果；規(guī)整填料可以最大程度的增大比表面積，提高氣液接觸面；散堆填料和規(guī)整填料配合使用，既能保證傳質(zhì)效率和分布效果，又能減弱趨壁效應(yīng)，提高吸收效率。工作原理：沼氣由塔體底部蓄水段上方的進氣口進入塔體內(nèi)部，在氣體分布器的作用下進行初次分布，并沿塔體內(nèi)部空腔上升；與此同時，循環(huán)水由塔體上部不同填料段頂部的進液口進入塔體內(nèi)部，在物料分布器的作用下進行分布，分布后的液體在規(guī)整填料層和散堆填料層內(nèi)與上升的氣體進行充分的傳質(zhì)，使二氧化碳在水中進行充分溶解，溶解在水中的二氧化碳隨著液相下降，最后，在蓄水段儲存并由出液口排出，以進入解吸塔進行解吸；凈化后的沼氣繼續(xù)上升，由塔體頂部的出氣口排出。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用多段不同直徑不同高度的填料段組成塔體，減小了塔體的直徑，節(jié)約了裝置的一次性投資，降低了水的循環(huán)用量和能耗；本發(fā)明采用了散堆填料層和規(guī)整填料層兩層填料層組合使用的方式，在最大程度地增加氣液接觸面積的前提下，充分保證了液體的均勻分布，避免出現(xiàn)壁流現(xiàn)象和由壁流效應(yīng)而造成氣液兩相在填料層中分布不均的現(xiàn)象，提高了裝置的吸收效率；本發(fā)明還將槽式分布器和孔盤式分布器組合使用，使氣液接觸均勻，提高了吸收效果；其投資少，施工簡單，能耗低，提純后甲烷純度和回收率高，維護方便，易于進行工業(yè)化應(yīng)用。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作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(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。圖1為本發(fā)明一個實施例的平面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中孔盤式分布器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中孔盤式分布器的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1中槽式分布器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中槽式分布器的B-B向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖中：1-底座；2-蓄水段；3-氣體分布器；4-第一散堆填料層；5-第一規(guī)整填料層；6-第一進液口；7-第二散堆填料層；8-第二規(guī)整填料層；9-第二進液口；10-出氣口；11-孔盤式分布器；12-錐體；13-槽式分布器；14-出液閥；15-塔體；111-分布盤；112-分布孔；113-升氣管；114-安裝孔；115-擋板；116-腳板；131-底盤；132-中心槽；133-降液孔；134-溢流堰。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參閱附圖1、附圖2、附圖3、附圖4和附圖5，本發(fā)明包括底座1，底座1上設(shè)有塔體15，塔體15為立式塔體，底座1用于將塔體15固定和安裝在地面上；塔體15包括至少兩段填料段，最底端的填料段的底部設(shè)有蓄水段2，蓄水段2的底部設(shè)有出液口，出液口通過出液管由塔體15外部的出液閥14進行控制，出液閥14控制蓄水段2內(nèi)部的液體是否流出；蓄水段2的上部設(shè)有進氣口，蓄水段2的內(nèi)部還設(shè)有氣體分布器3，氣體分布器3位于進氣口的上方，進入塔體15內(nèi)部的氣體經(jīng)過氣體分布器3進行初次分布并沿著塔體15的內(nèi)部上升；每段填料段的頂部設(shè)有進液口，例如：本實施例中，包括第一進液口6和第二進液口9，塔體15的頂部設(shè)有出氣口10；不同段填料段之間的直徑自下往上依次減小，每段填料段的內(nèi)部均設(shè)有兩個填料層，兩個填料層自下往上依次為散堆填料層和規(guī)整填料層，在本實施例中，自下往上依次包括第一散堆填料層4、第一規(guī)整填料層5、第二散堆填料層7和第二規(guī)整填料層8，規(guī)整填料層即第一規(guī)整填料層5和第二規(guī)整填料層8的上方均設(shè)有物料分布器，物料分布器用于對由進液口進入塔體15的液體進行分布。參閱附圖1，本實施例中，填料段包括第一填料段和第二填料段，第一填料段的底部為蓄水段2，蓄水段2的直徑與第一填料段的直徑相等，第一填料段的直徑大于第二填料段的直徑。第二填料段的直徑為第一填料段的直徑的30-70%。第二填料段與第一填料段通過錐體12連接，第一填料段與蓄水段2為一體設(shè)置。散堆填料層的高度和規(guī)整填料層的高度相等，即第一散堆填料層4的高度和第一規(guī)整填料層5的高度相等，第二散堆填料層7的高度和第二規(guī)整填料層8的高度相等。另外，通常情況下，第一填料段的直徑為1000-1400mm，第二填料段的直徑為400-700mm，第一填料段的高度為6-8m，第二填料段的高度為10-14m，散堆填料層和規(guī)整填料層的高度均為2.5-4.0m，第一填料段的噴淋密度為100-160m3/m2/h，第二填料段的噴淋密度為150-180m3/m2/h。這種設(shè)置的第一填料段和第二填料段更有利于工業(yè)應(yīng)用，而且，設(shè)置方便，經(jīng)濟效益高。參閱附圖4和附圖5，第二填料段內(nèi)的物料分布器為孔盤式分布器11，孔盤式分布器11包括分布盤111，分布盤111上設(shè)有分布孔112，分布盤111的頂部設(shè)有升氣管113，升氣管113內(nèi)設(shè)有擋板115。分布盤111的周向上還設(shè)有安裝孔114，孔盤式分布器11通過分布盤111上的安裝孔114安裝在塔體15內(nèi)壁的腳板116上。在孔盤式分布器11中，升氣管113的個數(shù)可以為8-12個，升氣管113的橫截面積占第二填料段的橫截面積的8-14%。這種設(shè)計的孔盤式分布器11可以更好的滿足第二填料段內(nèi)部的物質(zhì)傳質(zhì)的需要。參閱附圖2和附圖3，第一填料段內(nèi)的物料分布器為槽式分布器13，槽式分布器13包括底盤131，底盤131上設(shè)有中心槽132，中心槽132的內(nèi)部設(shè)有兩排平行設(shè)置的降液孔133，中心槽132的四周設(shè)有溢流堰134。在槽式分布器13中，中心槽132的寬度為50-70mm，相鄰兩個降液孔133之間的中心距為80-120mm，降液孔133的直徑為50-100mm，降液孔133的個數(shù)為18-25個，溢流堰134的高度為250-450mm。這種設(shè)計的槽式分布器13可以充分保證液相在第一填料段的內(nèi)部進行均勻分布；同時，采用合理的降液孔133的孔徑和降液孔133的個數(shù)，可以充分保證溢流堰134的內(nèi)部保持一定的液位高度，避免了因液相量太大而出現(xiàn)液泛現(xiàn)象，方便操作。工作原理：沼氣由塔體15底部蓄水段2上方的進氣口進入塔體15內(nèi)部，在氣體分布器3的作用下進行初次分布，并沿塔體15內(nèi)部空腔上升；與此同時，循環(huán)水由塔體15上部不同填料段頂部的進液口包括第一進液口6和第二進液口9進入塔體15內(nèi)部，在物料分布器即孔盤式分布器11和槽式分布器13的作用下進行分布，分布后的液體在規(guī)整填料層和散堆填料層即第一規(guī)整填料層5和第一散堆填料層4以及第二規(guī)整填料層8和第二散堆填料層7內(nèi)與上升的氣體進行充分的傳質(zhì)，使二氧化碳在水中進行充分溶解，溶解在水中的二氧化碳隨著液相下降，最后，在蓄水段2儲存并在出液閥14的控制作用下由出液口排出，以進入解吸塔進行解吸；凈化后的沼氣繼續(xù)上升，由塔體15頂部的出氣口10排出。取同一批次的甲烷，分別經(jīng)過本發(fā)明的加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置和現(xiàn)有的單段塔加壓水洗法沼氣凈化器在設(shè)備運行穩(wěn)定之后進行提純凈化實驗，實驗結(jié)果如表1所示，并計算其能耗，將其能耗與山東某加壓水洗現(xiàn)場和內(nèi)蒙某加壓水洗裝置進行比較，所得結(jié)果如下。表1不同凈化裝置提純甲烷實驗結(jié)果統(tǒng)計表項目甲烷純度（%）回收率（%）能耗成本（kwh/NM3）本發(fā)明的裝置≥97960.30現(xiàn)有的單段塔96950.35由表1可以看出，利用本發(fā)明的加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置可以使甲烷的純度達到97%以上，回收率達96%，這明顯優(yōu)于現(xiàn)有的單段塔加壓水洗法沼氣凈化器；同時，本發(fā)明的加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置的能耗成本只有0.30kwh/NM3，而現(xiàn)有的單段塔加壓水洗法沼氣凈化器的能耗成本卻達到0.35kwh/NM3。重要的是，本發(fā)明的加壓水洗法沼氣工程高效洗滌凈化裝置，其一次性投資較現(xiàn)有的單段塔加壓水洗法沼氣凈化器的投資費用降低30%以上，較山東某加壓水洗現(xiàn)場的能耗降低14%，較內(nèi)蒙某加壓水洗裝置的能耗降低19%。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用多段不同直徑不同高度的填料段組成塔體15，減小了塔體15的直徑，節(jié)約了裝置的一次性投資，降低了水的循環(huán)用量和能耗；本發(fā)明采用了散堆填料層和規(guī)整填料層兩層填料層組合使用的方式，在最大程度地增加氣液接觸面積的前提下，充分保證了液體的均勻分布，避免出現(xiàn)壁流現(xiàn)象和由壁流效應(yīng)而造成氣液兩相在填料層中分布不均的現(xiàn)象，提高了裝置的吸收效率；本發(fā)明還將槽式分布器13和孔盤式分布器11組合使用，使氣液接觸均勻，提高了吸收效果；其投資少，施工簡單，能耗低，提純后甲烷純度和回收率高，維護方便，易于進行工業(yè)化應(yīng)用。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3