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摘要:除沫器是分離氣液的設(shè)備,在制鹽行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。文章分別介紹了絲網(wǎng)除沫器、折流板除沫器以及兩種除沫器的結(jié)合應(yīng)用,對(duì)比分析了三種應(yīng)用形式的優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:除沫器;制鹽工業(yè);應(yīng)用形式
1前言
在制鹽蒸發(fā)過(guò)程中,由于汽化閃發(fā),沸騰夾帶,使蒸汽含有液態(tài)和固態(tài)物料,冷凝水中就含有蒸發(fā)介質(zhì)的物料雜質(zhì)。因此,如何將這些雜質(zhì)分離是一個(gè)非常重要的工藝過(guò)程,必須將夾帶在蒸汽中的雜質(zhì)分離出來(lái),才能使生產(chǎn)順利進(jìn)行。氣液分離的主要目的:(1)工藝生產(chǎn)過(guò)程中為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求,必須將夾帶的液相物質(zhì)控制在規(guī)定量以下;(2)防止傳質(zhì)設(shè)備霧沫的夾帶導(dǎo)致傳質(zhì)效率的下降,使生產(chǎn)條件惡化;(3)防止某些組份的霧沫隨氣流夾帶造成貴重產(chǎn)品和原料的浪費(fèi)及能耗的增加;(4)防止尾氣中的霧沫經(jīng)煙囪排入大氣,造成環(huán)境的污染和設(shè)備的腐蝕、損壞;(5)防止氣體中的液相對(duì)下游設(shè)備的操作產(chǎn)生不利影響或造成設(shè)備損壞。為了除去氣體中夾帶的物沫和液態(tài)物料,很早以前,人們發(fā)明了分離器,1939年,簡(jiǎn)單的撞擊型分離器被人們應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。根據(jù)用途和結(jié)構(gòu),分離器可分為許多種類(lèi):(1)重力沉降型和旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但其分離效率不高,且對(duì)較小霧沫的分離作用不大;(2)絲網(wǎng)除沫器雖然能分離一般的霧沫,但要求介質(zhì)清潔,且其阻力降大,允許的氣流速度較小;(3)折板分離器具有結(jié)構(gòu)緊湊,分離效率高,阻力降小,可分離較小的霧沫(3μm以上的液滴),允許的氣流速度大,不易堵塞等特點(diǎn)。
2除沫器的類(lèi)型
除沫器用于分離塔中氣體夾帶的液滴,以保證有傳質(zhì)效率,降低有價(jià)值的物料損失和改善塔后壓縮機(jī)的操作,降低含水量,延長(zhǎng)壓縮機(jī)的壽命,可有效去除3μm~5μm的霧滴。根據(jù)除沫器結(jié)構(gòu)以及原理的不同,一般可以分為兩種類(lèi)型:絲網(wǎng)除沫器和折流板除沫器。
2.1絲網(wǎng)除沫器
圖1為絲網(wǎng)除沫器,當(dāng)帶有霧沫的氣體以一定速度上升通過(guò)絲網(wǎng)時(shí),由于霧沫上升的慣性作用,霧沫與絲網(wǎng)細(xì)絲相碰撞而被附著在細(xì)絲表面上。由于霧沫的擴(kuò)散、霧沫的重力沉降,使霧沫形成較大的液滴,沿著細(xì)絲流至兩根絲的交接點(diǎn)。細(xì)絲的可潤(rùn)濕性、液體的表面張力及細(xì)絲的毛細(xì)管作用,使得液滴越來(lái)越大,直到聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過(guò)氣體的上升力與液體表面張力的合力時(shí),液滴就從細(xì)絲上分離下落。氣體通過(guò)絲網(wǎng)后,基本上不含霧沫。絲網(wǎng)除沫器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小,除沫效率高,阻力小,重量輕,安裝、操作、維修方便等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于粒徑≥3μm~5μm的霧沫,有高達(dá)98%~99.8%的捕集效率,而氣體通過(guò)除沫器的壓力降卻很小,只有250Pa~500Pa,有利于提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。
2.2折流板除沫器
折流板式除沫器是由大量平行的V形或S型折流板組成的一種氣沫分離裝置。除沫器中,折流板組成的彎道引起流體流動(dòng)方向急劇變化,使具有較大慣性的液滴和固體顆粒與折流板壁碰撞,而從流動(dòng)的氣體中分離出來(lái),氣體則由于折流板之間構(gòu)成的流道寬敞而暢通,因而能順暢通過(guò)。這種結(jié)構(gòu)不易結(jié)垢,并能無(wú)限制地排污,性能優(yōu)越[1]。不同工況中,根據(jù)流體的不同,需要采用不同的流動(dòng)方式,一般應(yīng)用的有平行逆向流動(dòng)和垂直流動(dòng)。折板分離器是根據(jù)物理慣性原理進(jìn)行分離的,當(dāng)夾帶液滴或固體粒子的氣流以一定的速度通過(guò)特殊設(shè)計(jì)成形的折板時(shí),在折板的轉(zhuǎn)彎處,液沫或固體粒子在慣性力作用下,運(yùn)動(dòng)方向與氣體的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變,使得液沫或固體粒子與氣體產(chǎn)生分離。圖2中分別為S型,人字型兩種折流板分離器,分別表述了這兩種折板分離器的工作原理,其分離過(guò)程分為三個(gè)步驟:(1)氣體被分隔為許多單股的流道;(2)慣性力將液滴碰撞在折板上;(3)液滴薄膜向前運(yùn)動(dòng)到倒鉤處并被分離下來(lái)。
3兩種除沫器的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
絲網(wǎng)除沫器和折流板除沫器的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1。
4絲網(wǎng)除沫器與折流板除沫器的結(jié)合應(yīng)用
折板分離器效率與折板的形狀、間隔及材料有關(guān),從分析和實(shí)驗(yàn)表明:折板分離器其分離效率在霧沫尺寸大于20μm時(shí),其分離效率可達(dá)97%以上;對(duì)于液滴尺寸小于20μm時(shí),其分離效率不僅與液滴的尺寸有關(guān),而且與折板的倒鉤數(shù)量和氣體的表面速度有關(guān),通常情況下,液滴的尺寸越大、倒鉤數(shù)量越多、表面速度越大其分離效率也越高。當(dāng)液滴尺寸大于3μm小于20μm時(shí),為使分離器的分離效率達(dá)到97%以上,可在折板前設(shè)置凝聚絲網(wǎng)。
4.1兩種除沫器結(jié)合應(yīng)用的安裝形式
圖3為內(nèi)置式除沫器,此設(shè)備由絲網(wǎng)除沫器與折流板式除沫器相結(jié)合組成。圖3中,1為折流板除沫塊,2為絲網(wǎng)除沫塊,折流板除沫塊和絲網(wǎng)除沫塊安裝在3的蒸發(fā)罐中。在該設(shè)備中,流體首先與1接觸,流體流動(dòng)方向急劇變化,使具有較大慣性的液滴和固體顆粒與折流板壁碰撞而從流動(dòng)的氣體中分離出來(lái),氣體則由于折流板之間構(gòu)成的流道寬敞而暢通,因而能順暢通過(guò),這樣就達(dá)到了氣液初步分離。然后,氣體再經(jīng)過(guò)2,將其帶走的液滴進(jìn)一步進(jìn)行分離。經(jīng)過(guò)雙重分離后,氣體基本上不含霧沫,從而保證了氣體所需的純度。此外,在該升膜蒸發(fā)器中,還分別在1和2下部設(shè)置了沖洗管,可定期對(duì)其進(jìn)行清洗,防止除沫器堵塞。圖4為外置式的除沫器,該設(shè)備下部為蒸汽入口,與蒸發(fā)罐的二次蒸汽管道相連,上部為蒸汽出口。二次蒸汽進(jìn)入除沫器,與位于噴淋水管下方的蒸汽擋板發(fā)生碰撞,大粒徑的液滴附著在擋板上,進(jìn)行一次除沫,蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽擋板的緩沖,均勻分布進(jìn)入除沫器,通過(guò)絲網(wǎng)除沫塊除去霧沫雜質(zhì),從蒸汽出口進(jìn)入下一個(gè)設(shè)備。當(dāng)分離的物料成分復(fù)雜時(shí),也可組合應(yīng)用絲網(wǎng)除沫器和折流板除沫器,從而提高分離的效率。圖5的裝置為外置式除沫器的另一種安裝形式,該設(shè)備直接安裝在二次蒸汽管道上。
4.2兩種安裝形式的對(duì)比
兩種安裝形式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析如表2。
5總結(jié)
文章介紹了絲網(wǎng)除沫器,折流板除沫器以及兩種除沫器的結(jié)合應(yīng)用,其中兩種除沫器結(jié)合應(yīng)用綜合了兩種除沫器的優(yōu)點(diǎn),揚(yáng)長(zhǎng)避短,提高了除沫效率。在化工生產(chǎn)過(guò)程中,可以根據(jù)實(shí)際情況選擇,并確定使用外置式安裝或者內(nèi)置式安裝。
[參考文獻(xiàn)]
[1]魏化中,郭麗華.折流板式除沫器技術(shù)分析與應(yīng)用[J].湖北化工,1999(2):30-32.
作者:賈曉華 黃偉 張永松 李春林 單位:四川恒成鉀鹽化工有限公司