[发明专利]气液接触器

说明书

发明领域

本发明涉及气体-液体接触装置。本发明可适用于其中气体流和液体流为了传递质量、动量或热的目的而被带到一起的技术领域。

发明背景

燃烧后CO₂捕获（PCC）技术寻求通过以对现有设施的最小破坏增加改装车间而消除来自于现有的静态化石燃料燃烧设施例如燃煤或燃气发电厂、水泥窑炉或熔炉的排气的CO₂。

从发电厂烟道气的CO₂捕获和管路压缩状况的总成本已经被估计为是可与其他的碳避免技术竞争，但是显著地高于被认为是在经济上可接受的碳排放的成本。因此，为了成为在经济上可接受的，捕获的成本和排放的提议成本之间的差异必须符合实质上减小PCC车间的资本和操作成本的技术发展。

常规的PCC工艺以填充床为中心，在最近的开发中，填充床具有定制的规整填料和共混的胺、助催化剂、抗腐蚀和泡沫抑制添加剂的‘先进的’溶剂包。填充床代表非常高的界面面积密度（每单位体积的面积），然而，进一步改进的机会受到以下事实限制，即通过把液体分配在填充表面上来创造表面积所需的能量单独地由重力提供，通式塔直径通过最大可允许的气体速度固定以限制液体夹带或防止溢流。对于给定的溶剂包和烟道气的处理量（工程规模），柱的尺寸是基本上固定的。

常规的填充床设计具有关于质量传递性能和单一设计来处理一系列液体性质（例如粘度）的能力的局限。

本发明的目的是通过引入气体和液体之间的不同接触机制来在很大程度上克服一般来说现有的气体吸收/解吸的局限性以及更具体地在PCC工艺中使用的那些气体吸收/解吸的局限性中的一个或多个。本发明使得液膜（liquid sheet）能够取得质量传递介质以及优选地气体传递工具的双重功能。这通过形成气体通道壁的至少一部分的液膜来实现，其中该液膜拥有旋转运动，使得气体沿着气体通道或路径以与计量螺杆、螺旋钻、风扇或涡轮的操作类似的方式来传递。本发明有利地在不需要金属压紧表面的情况下并且通过经由液相更高效率地增加能量来控制相之间的流体动力学，液相然后被传递至气相。

在第一方面，本发明提供了一种气液相接触器，包括：

容器，其包括：内壁、加压液体源以及与容器内的气液相接触空间连通的气体入口，

分配器设备，其用于把液体分配在容器中，该分配器设备包括：

至少一个壳体，其是围绕壳体的轴线可旋转的；

每个可旋转壳体具有分配器区，分配器区包括用于把液体朝向容器的内壁导向穿过气液接触空间的至少一个液体出口或以在壳体中并且围绕壳体的形式排列的液体出口的排列，

分配器设备具有用于把液体从加压液体源引入壳体中的液体入口并且把加压液体提供到至少一个液体出口或液体出口的排列，壳体中的加压液体从壳体喷射为围绕壳体的中心轴线朝向容器的内壁旋转的至少一个液膜；该液膜具有两个侧部并且气体入口把气体穿过气液接触空间导向为与从壳体中的出口喷射的该至少一个液膜的每个侧部接触。

液体出口可以是在壳体的分配器区中形成的狭缝形状的孔口或狭缝形状的孔口的排列。在壳体的壁中形成的液体出口与壳体的内部连通，从而提供用于液体穿过壳体壁的通路。液体出口形成表现为延伸穿过壳体的分配器区的表面在壳体的外表面中且围绕壳体的外表面的曲线的排列。液体出口可以被围绕壳体以螺旋状、螺线状或其他合适的布置隔开并且被成形以把液体从壳体的内部以液膜的形式进行喷射。液体出口的节距优选地在液体分配器外径的0.2至6倍的范围内，更优选地在液体分配器外径3至3.5倍的范围内。

在本发明的上下文中，螺旋状布置或螺旋包括其中出口形成围绕壳体的具有恒定或变化的节距的曲线的排列，以及此外可能不会落入螺旋的数学定义内但是具有螺旋的外观的螺线状的排列。

用于分配液体的设备优选地定位在容器内并且设置有液体入口，该液体入口与用于把液体分配在容器中的气液相接触空间内的分配器设备连通。液体分配设备还可以设置有加压液体源，例如通过泵经过分配器设备中的液体出口提供液体以便至少初始地把液体从壳体喷射成沿着相应于该排列的液体出口的长度连续地延伸的液体的流，并且液体分配设备还可以设置有与气液接触空间连通的气体入口，该气体入口把气体导向为与从壳体中的出口喷射的液膜接触。

在第二方面中，提供了用于把液体分配在容器中的分配器设备，该分配器设备包括：

至少一个壳体，其是围绕壳体的轴线可旋转的；