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博九客观的调控填料脱硫塔的操作气速和溶

时间:2020-10-04 23:46

  北极星环保网讯:多少年来,国内外都十分重视塔设备的科研、设计、使用及革新工作,以适应化工行业迅速发展的迫切需要。近年来,作为脱硫行业,采用的大多是填料塔,因为它具备了生产能力大、分离效率高、操作稳定等特点,然而满足了以上条件的同时,其缺点也暴露无疑,那就是生产中气体压降较大,所需的溶液喷淋密度大,而且堵塔几率较高,优势与缺点并存,可谓瑕瑜互见。

  作为填料脱硫塔,内件包括:液体分布器(包括塔顶分布器、段间分布器)、气体分布器及除沫装置等。其中的液体分布器至关重要,它的制作与安装关系到脱硫生产运行的正常与否。大部分企业的液体分布器是根据生产工艺参数精心设计计算而制得的,但其中不少在运行中还是出现了对气体阻力大、本身容易硫堵等现象,主要原因是没有充分考虑脱硫液的成份、粘度等因素(当然,分布器安装的精确度也很重要)。如果把流体力学和脱硫液的实际情况相结合去进行设计,就能确保生产的长周期正常运行。而作为填料层,所需的传质面积通常是根据传质系数和吸收过程平均推动力去确定的,而在填料的选型和装填上大多是充分考虑了脱硫液成份、温度、粘度等因素的,但仍不可避免的出现阻力上涨过快,堵塔几率过高,运行周期短,脱硫效率不理想等问题。气体通过填料层的运行过程是较为复杂的流体力学内容,包括气体流速、气体的压力降、液泛速度、持液量、液体循环量、气液分布、脱硫效率及它们之间的关系。在此,结合脱硫生产运行中的一些现象简要讨论一下气速、溶液循环量与填料持液量、气体压降及脱硫效率之间的相互关系。

  在溶液循环量不变的情况下,气体的空塔气速的改变将影响到填料的持液量及气体通过填料层的压力降。具体分以下几种情况:

  (1) 在较低的气速下,气液两相几乎没有相互干扰。填料表面的持液量不随气速而变。填料层内滞流液体占据一部分填料层的空隙,使气体具有较通过干填料层为高的真速度及较大的压降。

  (2) 气体流速较大时,气液两相之间的相互干扰随气速的增大而趋于严重。当气速增大而达到某一点时,填料的持液量不断增加,而且逐渐积聚起来而占据一部分自由空间,致使气体流通截面积减小,压降较前增大。这种现象也叫拦液,而且气速越大,拦液越严重。在生产运行中,有的时候贫、富液槽本来较为稳定的液位突然发生较大的变化,突然升高或降低,或忽高忽低,就经常是因为气体流量波动大、拦液量在不停变化的缘故。

  (3) 当气流速度增大至某一界限值,气体的磨擦阻力已使液体不能向下畅流,填料层顶部积液,此时塔内气、液两相间发生了由原来气相是连续相,液相是分散相的流动,变为液相是连续相,气相是分散相,即气体以泡状通过液体的流动,这种现象称为液泛,其相应的空塔气速称为液泛速度,若气速继续增大,压降则急剧增大,甚至气流出现脉动,并且气流大量带液。生产中,在脱硫塔堵塔严重的情况下,经常会出现大量带液的现象,也是由于此时通过填料层有效空间的气流速度过大,超过了液泛速度所引起的,这时最好要减量生产,同时进行有效的清塔降阻工作,通常认为,实际操作空速取液泛速度的50%为宜。

  我们都知道,气速的变化影响到脱硫效率,而通常认为气速越小,脱硫效率会越高,而事实上并非完全如此。因为我们在实践中发现,有时候虽然脱硫塔出现堵塔现象,此时气速较前增大,而脱硫效率并没受影响,更有甚者,脱硫效率还会更好,这说明了两者之间并不是完全的气速越小脱硫效率越高的反比关系。

  (1)根据双膜理论,吸收质必须以分子扩散的方式从气相主体先后通过气膜、液膜进入液相主体,尽管气、液两膜层都很薄,但两膜层仍为主要的传质阻力或扩散阻力所在。在碱液吸收H2S的过程中,传质阻力主要受气膜控制。根据流体力学原理,流速越大,则膜的厚度越薄。因此增大气体的流速,可以减少传质阻力,加快吸收的速度。这也说明了气速不宜太低,而且在一定的范围内,气速的加大是有利于吸收H2S的。

  (2)如果气速过高,气、液两相界面通常处于不断更新的过程中,即已形成的界面不断破灭,而新的界面不断产生,界面的过快更新对吸收是不利的,从宏观上说,就是吸收时间过短,脱硫效率受影响。因此,气速的加大是有一定局限性的,要控制在一定的范围之内。

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