一种多场协同微波液相恒温解吸集成系统的制作方法

本发明涉及能源动力与化工生产技术领域，具体来说是一种多场协同微波液相恒温解吸集成系统。

背景技术：

工业生产尤其是能源动力与化学工程技术领域，需要对液体对象(液相)进行解吸而得到气体产物，并根据其生产的目的将得到的气体进行排放或利用。比如，制酒行业需要对淡酒液进行解吸而提取乙醇；火电生产行业需要对锅炉给水进行解吸除氧；湿式再生法烟气脱硫行业需要对脱硫富液进行解吸获得so2并使脱硫液再生利用。为了提高解吸产率和优化解吸性能，需要解决综合性能好的解吸方法以及与之配套可行的解吸工艺系统。

现有技术的液相解吸方法主要是通过单纯热作用或辅以蒸汽汽提强化解吸，虽然其解吸系统比较成熟，但解吸性能受到化学解离和传质能力的限制而存在解吸性能不理想问题；鉴于现有技术通过微波特殊效应促进化学解离作用、超声波空化气体携带作用、负压促进气体脱离作用和液相沸腾蒸发汽提作用，微波、超声波、负压以及液相沸腾蒸发多场协同促进解吸性能不失为一种有效的方法。经检索，独立的微波、超声波、负压以及液相沸腾蒸发工艺系统虽然都有应用，但多场协同方式并应用在液相解吸的工艺系统未见有公开发表，尤其是解决满足解吸要求的微波液相恒温解吸工艺系统办法不多。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种多场协同微波液相恒温解吸集成系统，在有效提高解吸性能的同时，以微波液相恒温解吸为基础，实现超声波、负压以及液相沸腾蒸发多场协同微波液相恒温解吸多种运行模式。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种多场协同微波液相恒温解吸集成系统，包括解吸系统及换热系统，所述解吸系统包括微波解吸装置、超声波发生器及超声波换能器，所述微波解吸装置内设置有解吸反应器；所述换热系统包括冷凝器、第一冷却液喷射池、第一换热器、解吸液储存罐、第二冷却液储存罐、第二换热器、第一液体泵、第二液体泵、第三液体泵、第四液体泵、第五液体泵、真空泵及液体喷射泵；

所述第二冷却液储存罐经过所述第五液体泵和所述解吸反应器连通，所述解吸反应器和所述第二换热器连通，所述第二换热器和所述第二冷却液储存罐连通，所述第一冷却液喷射池经过所述第二液体泵和所述第二换热器连通，所述第二换热器与所述第一冷却液喷射池连通；所述解吸液储存罐经过所述第四液体泵和所述解吸反应器连通，所述解吸反应器和所述第一换热器连通，所述第一换热器和所述解吸液储存罐连通，所述第一冷却液喷射池经过所述第三液体泵和所述第一换热器连通，所述第一换热器和所述第一冷却液喷射池连通；所述解吸反应器上设置有第一排气口，所述第一排气口通过排气管和所述冷凝器连通，所述冷凝器上通过管道连通有真空泵，所述冷凝器及所述真空泵之间的管道上还设置有真空压力表，所述真空泵与外界连通，所述第一冷却液喷射池经过所述第一液体泵和所述冷凝器连通，所述冷凝器和所述第一冷却液喷射池连通。

优选的，所述微波解吸装置包括第一控制面板、谐振腔体及磁控管，所述微波解吸装置由纵板分隔为左室和右室，所述左室内设置有所述谐振腔体，所述右室上设置有所述第一控制面板，所述纵板上、所述左室和右室之间设置有所述磁控管；

所述谐振腔体内设置有所述解吸反应器，所述解吸反应器包括内管及外壳，所述内管置于所述外壳内，所述解吸反应器的外壳顶部并排设置有与外界相通的第一排气口、第二排气口及第三排气口，所述第一排气口上密封连通有气-汽混合产物排气管的一端，所述气-汽混合产物排气管的另一端贯穿所述谐振腔体的顶部并向外延伸，并连通有所述冷凝器，所述冷凝器上还通过管道连通有用于抽吸所述解吸反应器中的气-汽混合产物并建立所需解吸负压的所述真空泵，所述冷凝器及所述真空泵之间还设置有用于监视并在相应液相解吸温度下实现对应负压解吸功能的所述真空压力表，所述第二排气口与所述超声波换能器密封连通，所述微波解吸装置的顶部设置有所述超声波换能器，所述第三排气口上密封连接有热电偶，所述热电偶位于所述解吸反应器的外壳内，所述微波解吸装置内置的信号连接线将所述热电偶测量的解吸液温度信号传输至所述微波解吸装置的第一控制面板上；

所述谐振腔体上设置有防止微波泄露的第一微波抑制口、第二微波抑制口、第三微波抑制口及第四微波抑制口，并通过所述第一微波抑制口接入超声波换能器，通过所述第二微波抑制口及所述第三微波抑制口使解吸液进出微波解吸装置，通过所述第四微波抑制口引出解吸反应器中的气-汽混合产物；

所述微波解吸装置内、谐振腔体底部设置有搅拌速度可调的磁力搅拌器，所述微波解吸装置内位于谐振腔体一侧设置有用于产生微波能并实现对所述解吸反应器中的解吸液进行微波解吸的磁控管，所述磁控管的微波能经波导线以多点正交形式馈入所述微波解吸装置的谐振腔体内；所述超声波发生器与所述超声波换能器通过高频连接线连接，经所述超声波换能器通过第一微波抑制口的开口，接入所述解吸反应器中，所述超声波发生器通过位于所述超声波发生器上的第二控制面板的调节和控制发射超声波，实现对所述解吸反应器中的解吸液超声波解吸功能。

优选的，所述负压包括自然环境对应的大气压力；所述液相解吸温度为所述负压下对应的沸腾温度或未沸腾温度。

优选的，所述解吸反应器的外壳为玻璃外壳、陶瓷外壳或者塑料外壳；所述解吸反应器的内管为玻璃管或陶瓷管。

优选的，所述换热系统的具体换热过程为：

所述解吸液储存罐中的解吸液经由第四液体泵被输送至解吸反应器的外壳与内管之间进行解吸，并通过位于所述解吸反应器内管中的非极性冷却液换热，解吸后产生的气-汽混合产物经冷凝器冷却后形成不凝结气体和凝结液，所述不凝结气体经由产生负压的真空泵被排出，所述凝结液回流至解吸反应器中并与解吸液混合后再经第一换热器被二次降温后返回解吸液储存罐中，然后再经由第四液体泵被输送至解吸反应器中循环解吸；

所述第二冷却液储存罐中内置有非极性冷却液，所述非极性冷却液经第五液体泵被输送至解吸反应器的内管中，在给解吸液降温后，自身被加热，然后经第二换热器被降温后回到所述第二冷却液储存罐中；

所述第一冷却液喷射池中内置有冷却水，所述冷却水经第一液体泵输送到冷凝器中，并通过所述冷凝器为解吸后产生的气-汽混合产物进行降温；所述第一冷却液喷射池中的冷却水经由第二液体泵输送到第二换热器中，并通过所述第二换热器为非极性冷却液降温；所述第一冷却液喷射池中的冷却水经由第三液体泵输送到第一换热器中，并通过所述第一换热器对解吸液进行降温；换热升温后的冷却水经回流后均返回至所述第一冷却液喷射池内，然后经设置于所述第一冷却液喷射池中的液体喷射泵雾化并与空气进行热交换而降温。

优选的，所述非极性冷却液为具有非极性、高导热系数、大比热特性的四氯化碳、煤油、导热油和变压器油中的一种。

优选的，所述冷凝器的冷源来自所述第一冷却液喷射池的冷却水，热源来自所述解吸反应器的气-汽混合产物；所述冷凝器结构采用管壳式，所述第一冷却液喷射池的冷却水流经壳程，所述解吸反应器的气-汽混合产物流经管程；所述冷凝器内部管子结构采用直管、蛇形管和螺旋盘管之一。

优选的，所述第一换热器冷源来自所述第一冷却液喷射池的冷却水，热源来自所述解吸反应器的解吸液；所述第一换热器结构采用管壳式，所述第一冷却液喷射池的冷却水流经壳程，所述解吸反应器的解吸液流经管程；所述第一换热器内部管子结构采用直管、蛇形管和螺旋盘管之一。

优选的，所述第二换热器冷源来自所述第一冷却液喷射池的冷却水，热源来自所述解吸反应器的非极性冷却液；所述第二换热器结构采用管壳式，所述第一冷却液喷射池的冷却水流经壳程，所述解吸反应器的非极性冷却液流经管程；所述第二换热器内部管子结构采用直管、蛇形管和螺旋盘管之一。

优选的，所述恒温解吸集成系统的具体连接关系为：

所述第二冷却液储存罐的出口经过第五液体泵和所述解吸反应器的内管入口连通，所述解吸反应器的内管出口和所述第二换热器管程入口连通，所述第二换热器管程出口和所述第二冷却液储存罐入口连通，所述第一冷却液喷射池的出口经过所述第二液体泵和所述第二换热器的壳程入口连通，所述第二换热器的壳程出口与所述第一冷却液喷射池的入口连通；

所述解吸液储存罐的出口经过所述第四液体泵和所述解吸反应器的外壳入口连通，所述解吸反应器的外壳出口和所述第一换热器的管程入口连通，所述第一换热器的管程出口和所述解吸液储存罐的入口连通，所述第一冷却液喷射池的出口经过所述第三液体泵和所述第一换热器的壳程入口连通，所述第一换热器的壳程出口和所述第一冷却液喷射池的入口连通；

所述解吸反应器外壳上设置的第一排气口，所述第一排气口通过排气管和所述冷凝器的管程入口连通，所述冷凝器的管程出口上通过管道连通有真空泵，所述冷凝器及所述真空泵之间的管道上还设置有真空压力表，所述真空泵与外界连通，所述第一冷却液喷射池的出口经过所述第一液体泵和所述冷凝器壳程入口连通，所述冷凝器的壳程出口和所述第一冷却液喷射池的入口连通。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

(1)本发明通过解吸系统及换热系统实现了微波液相恒温解吸的工艺系统难题，很好地适应了液相恒温解吸的工艺特点和要求，为微波液相恒温解吸连续运行的工业化应用提供了有效方法和工艺系统支持。

(2)本发明通过微波、超声波、负压以及液相沸腾蒸发系统集成了微波液相恒温解吸工艺，利用微波辐照作用解吸并保持所述解吸反应器的解吸液温度恒定，并通过各场独立或多场协同解吸的多种运行模式，通过多场协同提高了液相化学解离和气液传质能力，为实现提高液相解吸性能的工业化应用提供了有效方法和工艺系统支持。

(3)本发明的运行模式为：

多场协同微波液相内冷静态恒温解吸模式：磁力搅拌器断开，解吸反应器的解吸液静止，解吸反应器的解吸液冷却采用来自第二冷却液储存罐的非极性冷却液在解吸装置内部的解吸反应器进行，并实现解吸反应器的解吸液恒温控制；

多场协同微波液相内冷动态恒温解吸模式：磁力搅拌器可以打开，解吸反应器的解吸液在解吸液储存罐与解吸反应器间循环流动，解吸反应器的解吸液冷却采用来自第二冷却液储存罐的非极性冷却液在解吸装置内部的解吸反应器进行，并实现解吸反应器的解吸液恒温控制；

多场协同微波液相外冷动态恒温解吸模式：磁力搅拌器可以打开，解吸反应器的解吸液在解吸液储存罐、解吸反应器以及第一换热器间循环流动，解吸反应器的解吸液冷却采用来自第一冷却液喷射池的冷却水在解吸装置外部的第一换热器进行，通过匹配微波功率、循环流量和解吸液储存罐的解吸液温度，实现解吸反应器的解吸液恒温控制。

附图说明

图1为本发明多场协同微波液相恒温解吸集成系统示意图；

图2为本发明解吸系统局部放大示意图。

附图标记说明：

1-解吸装置；2-解吸反应器；3-冷凝器；4-第一冷却液喷射池；5-第一换热器；6-解吸液储存罐；7-第二冷却液储存罐；8-第二换热器；9-第一液体泵；10-第二液体泵；11-第三液体泵；12-第四液体泵；13-第五液体泵；14-真空泵；15-真空压力表；16-液体喷射泵；17-超声波发生器；18-超声波换能器；19-第一微波抑制口；20-第二微波抑制口；21-第三微波抑制口；22-第四微波抑制口；23-磁控管；24-谐振腔体；25-第一控制面板；26-第二控制面板；27-排气管；28-热电偶；29-第一排气口；30-第二排气口；31-第三排气口。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，用以较佳的实施例及附图1-2配合详细的说明。

实施例1

一种多场协同微波液相恒温解吸集成系统，包括解吸系统及换热系统，解吸系统包括微波解吸装置1、超声波发生器17及超声波换能器18，微波解吸装置1内设置有解吸反应器2；换热系统包括冷凝器3、第一冷却液喷射池4、第一换热器5、解吸液储存罐6、第二冷却液储存罐7、第二换热器8、第一液体泵9、第二液体泵10、第三液体泵11、第四液体泵12、第五液体泵13、真空泵14及液体喷射泵16；

解吸反应器2外壳上设置的第一排气口29，第一排气口29通过排气管27和冷凝器3的管程入口连通，冷凝器3的管程出口上通过管道连通有真空泵14，冷凝器3及真空泵14之间的管道上还设置有真空压力表15，真空泵14与外界连通，第一冷却液喷射池4的出口经过第一液体泵9和冷凝器3壳程入口连通，冷凝器3的壳程出口和第一冷却液喷射池4的入口连通。

微波解吸装置1包括第一控制面板25、谐振腔体24及磁控管23，微波解吸装置1由纵板分隔为左室和右室，左室内设置有谐振腔体24，右室上设置有第一控制面板25，纵板上、左室和右室之间设置有磁控管23；

谐振腔体24内设置有解吸反应器2，解吸反应器2包括内管及外壳，内管置于外壳内，解吸反应器2的外壳为玻璃外壳、陶瓷外壳或者塑料外壳；解吸反应器2的内管为玻璃管或陶瓷管，解吸反应器2的外壳顶部并排设置有与外界相通的第一排气口29、第二排气口30及第三排气口31，第一排气口29上密封连通有气-汽混合产物排气管27的一端，气-汽混合产物排气管27的另一端贯穿谐振腔体24的顶部并向外延伸，并连通有冷凝器3，冷凝器3上还通过管道连通有用于抽吸解吸反应器2中的气-汽混合产物并建立所需解吸负压的真空泵14，冷凝器3及真空泵14之间还设置有用于监视并在相应液相解吸温度下实现对应负压解吸功能的真空压力表15，负压包括自然环境对应的大气压力，液相解吸温度为负压下对应的沸腾温度或未沸腾温度，第二排气口30与超声波换能器18密封连通，微波解吸装置1的顶部设置有超声波换能器18，第三排气口31上密封连接有热电偶28，热电偶28位于解吸反应器2的外壳内，微波解吸装置1内置的信号连接线将热电偶28测量的解吸液温度信号传输至微波解吸装置1的第一控制面板25上；

谐振腔体24上设置有防止微波泄露的第一微波抑制口19、第二微波抑制口20、第三微波抑制口21及第四微波抑制口22，并通过第一微波抑制口19接入超声波换能器18，通过第二微波抑制口20及第三微波抑制口21使解吸液进出微波解吸装置1，通过第四微波抑制口22引出解吸反应器2中的气-汽混合产物；

微波解吸装置1内、谐振腔体24底部设置有搅拌速度可调的磁力搅拌器，微波解吸装置1内位于谐振腔体24一侧设置有用于产生微波能并实现对解吸反应器2中的解吸液进行微波解吸的磁控管23，磁控管23的微波能经波导线以多点正交形式馈入微波解吸装置1的谐振腔体24内；超声波发生器17与超声波换能器18通过高频连接线连接，经超声波换能器18通过第一微波抑制口19的开口，接入解吸反应器2中，超声波发生器17通过位于超声波发生器17上的第二控制面板26的调节和控制发射超声波，实现对解吸反应器2中的解吸液超声波解吸功能。

冷凝器3的冷源来自第一冷却液喷射池4的冷却水，热源来自解吸反应器2的气-汽混合产物；冷凝器3结构采用管壳式，第一冷却液喷射池4的冷却水流经壳程，解吸反应器2的气-汽混合产物流经管程；冷凝器3内部管子结构采用直管、蛇形管和螺旋盘管之一，优选的为螺旋盘管。

第一换热器5冷源来自第一冷却液喷射池4的冷却水，热源来自解吸反应器2的解吸液；第一换热器5结构采用管壳式，第一冷却液喷射池4的冷却水流经壳程，解吸反应器2的解吸液流经管程；第一换热器5内部管子结构采用直管、蛇形管和螺旋盘管之一，优选的为螺旋盘管。

第二换热器8冷源来自第一冷却液喷射池4的冷却水，热源来自解吸反应器2的非极性冷却液；第二换热器8结构采用管壳式，第一冷却液喷射池4的冷却水流经壳程，解吸反应器2的非极性冷却液流经管程；第二换热器8内部管子结构采用直管、蛇形管和螺旋盘管之一，优选的为螺旋盘管。

第二冷却液储存罐7的出口经过第五液体泵13和解吸反应器2的内管入口连通，解吸反应器2的内管出口和第二换热器8管程入口连通，第二换热器8管程出口和第二冷却液储存罐7入口连通，第一冷却液喷射池4的出口经过第二液体泵10和第二换热器8的壳程入口连通，第二换热器8的壳程出口与第一冷却液喷射池4的入口连通；

解吸液储存罐6的出口经过第四液体泵12和解吸反应器2的外壳入口连通，解吸反应器2的外壳出口和第一换热器5的管程入口连通，第一换热器5的管程出口和解吸液储存罐6的入口连通，第一冷却液喷射池4的出口经过第三液体泵11和第一换热器5的壳程入口连通，第一换热器5的壳程出口和第一冷却液喷射池4的入口连通；

换热系统的具体换热过程为：

解吸液储存罐6中的解吸液经由第四液体泵12被输送至解吸反应器2的外壳与内管之间进行解吸，并通过位于解吸反应器2内管中的非极性冷却液换热，解吸后产生的气-汽混合产物经冷凝器3冷却后形成不凝结气体和凝结液，不凝结气体经由产生负压的真空泵14被排出，凝结液回流至解吸反应器2中并与解吸液混合后再经第一换热器5被二次降温后返回解吸液储存罐6中，然后再经由第四液体泵12被输送至解吸反应器2中循环解吸；

第二冷却液储存罐7中内置有非极性冷却液，非极性冷却液为具有非极性、高导热系数、大比热特性的四氯化碳、煤油、导热油和变压器油中的一种，非极性冷却液经第五液体泵13被输送至解吸反应器2的内管中，在给解吸液降温后，自身被加热，然后经第二换热器8被降温后回到第二冷却液储存罐7中；

第一冷却液喷射池4中内置有冷却水，冷却水经第一液体泵9输送到冷凝器3中，并通过冷凝器3为解吸后产生的气-汽混合产物进行降温；第一冷却液喷射池4中的冷却水经由第二液体泵10输送到第二换热器8中，并通过第二换热器8为非极性冷却液降温；第一冷却液喷射池4中的冷却水经由第三液体泵11输送到第一换热器5中，并通过第一换热器5对解吸液进行降温；换热升温后的冷却水经回流后均返回至第一冷却液喷射池4内，然后经设置于第一冷却液喷射池4中的液体喷射泵16雾化并与空气进行热交换而降温。

实施例2

一种多场协同微波液相内冷静态恒温解吸工艺流程：解吸液储存罐6和第一换热器5的循环装置系统呈切断状态，解吸液处在静止状态且全部置于解吸反应器2外壳与内管之间，依次开启解吸装置1、第一液体泵9、真空泵14，解吸出的气-汽混合产物由真空泵14抽出，真空压力表15监视解吸反应器2外壳与内管之间的压力，第一冷却液喷射池4中的冷却水由第一液体泵9送入冷凝器3中，与解吸反应器2排气出口的气-汽混合产物进行换热并实现水蒸气的冷凝回流，当解吸液温度升高到设定解吸温度时，开启第二液体泵10及第五液体泵13，第二冷却液储存罐7中的非极性冷却液由第五液体泵13送入解吸反应器2的内管中，与外壳与内管之间静止的解吸液进行换热并维持解吸液恒温，解吸反应器2的内管出口的非极性冷却液送入第二换热器8管程，与由第二液体泵10从第一冷却液喷射池4送入第二换热器8壳程的冷却水进行换热，第二换热器8管程出口降温的非极性冷却液返回第二冷却液储存罐7，壳程出口升温的冷却水返回第一冷却液喷射池4与第一冷却液喷射池4中的冷却水混合，经由液体喷射泵16喷射雾化并与空气换热冷却后落回第一冷却液喷射池4中循环使用。

实施例3

一种多场协同微波液相内冷动态恒温解吸工艺流程：第一换热器5壳程的冷却水循环系统呈切断状态，解吸液处在流动状态，其中一部分置于解吸反应器2的外壳与内管之间，一部分置于解吸液储存罐6中，依次开启解吸装置1、第一液体泵9、真空泵14，解吸出的气-汽混合产物由真空泵14抽出，真空压力表15监视解吸反应器2外壳与内管之间的压力，第一冷却液喷射池4中的冷却水由第一液体泵9送入冷凝器3中，与解吸反应器2排气出口的气-汽混合产物进行换热并实现水蒸气的冷凝回流，当解吸反应器2的解吸液温度升高到设定解吸温度时，开启第二液体泵10、第四液体泵12及第五液体泵13，第二冷却液储存罐7中的非极性冷却液由第五液体泵13送入解吸反应器2内管中，与由第四液体泵12从解吸液储存罐6送入解吸反应器2的解吸液进行换热并维持解吸液恒温，解吸反应器2外壳出口的解吸液经第一换热器5管程返回解吸液储存罐6，解吸反应器2内管出口的非极性冷却液送入第二换热器8管程，与由第二液体泵10从第一冷却液喷射池4送入第二换热器8壳程的冷却水进行换热，第二换热器8管程出口降温的非极性冷却液返回第二冷却液储存罐7，壳程出口升温的冷却水返回第一冷却液喷射池4并与位于第一冷却液喷射池4中的冷却水混合，经由液体喷射泵16喷射雾化并与空气换热冷却后落回第一冷却液喷射池4中循环使用。

实施例4

一种多场协同微波液相外冷动态恒温解吸工艺流程：第二冷却液储存罐7与第二换热器8的循环装置系统呈切断状态，解吸液处在流动状态，其中一部分置于解吸反应器2外壳与内管之间中，一部分置于解吸液储存罐6中，依次开启解吸装置1、第一液体泵9、真空泵14，解吸出的气-汽混合产物由真空泵14抽出，真空压力表15监视解吸反应器2外壳与内管之间的压力，第一冷却液喷射池4中的冷却水由第一液体泵9送入冷凝器3中，与解吸反应器2排气出口的气-汽混合产物进行换热并实现水蒸气的冷凝回流，当解吸反应器2的解吸液温度升高到设定解吸温度时，开启第三液体泵11及第四液体泵12，解吸液储存罐6的解吸液由第四液体泵12送入解吸反应器2的外壳与内管之间恒温解吸，解吸反应器2外壳出口的解吸液送入第一换热器5管程，与由液体泵11从第一冷却液喷射池4送入第一换热器5壳程的冷却水进行换热，第一换热器5管程出口降温的解吸液返回解吸液储存罐6，壳程出口升温的冷却水返回第一冷却液喷射池4与第一冷却液喷射池4中的冷却水混合，经由液体喷射泵16喷射雾化并与空气换热冷却后落回第一冷却液喷射池4中循环使用。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。