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化工填料塔之洗涤塔
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化工填料塔之洗涤塔

2021-05-29      阅读:
洗涤塔行业先在脱硫技术的应用发展中逐渐壮大。现阶段在PCB、半导体、电子及光电、冶金厂塑胶、酸洗电镀厂化工、制药、、及其它水溶性空气污染物等生产制造加工环节均产生不同种类的废气,其中不同领域企业的废气成分不同[I,21。对于废气的无效控制危害深远,故而环境污染情况日益复杂,治理方式日益增多。作为项目的前处理环节,洗涤塔在整个项目工程里有很大的意义。目前,各个和地区在生产制造加工环节中都会出现对排放出来的污染气体如何治理的难题,另外废气的产生涉及各个环节,如果不正视废气直排的后果,将对大气将造成不可
挽回的污染,人体吸入这些未经处理的废气也会有很大的健康问题。在化工与如此紧密联系的现在,如何实现化工产业向清洁、、高效的目标转变是摆在社会的现实问题。在问题日益严峻的情况下,一贱标准也在不断提高,根据标准GBl3223.201 1,防治区域性大气污染、改善环境质量、进一步降低大气污染源的排放强度、更加严格地控制排污行为而制定并实施的大气污染排放限值,该限值达到或水平【3】。在宏观调控方面说明废气污染情况严重,不同治理措施,不同制造加工环节下的要求日益提高。废气洗涤塔的应用范围非常广,废气洗涤塔的主要功能为:处理无机气体,吸收部分可溶于水的杂质,使之达到废气的二级排放标准,气体净化率:95%以上。如表1.1所示为洗涤塔作用范围
洗涤塔作用范围

化工生产各个环节均产生上述废气,其特点在于废气种类多、防治难度大、处理措施单一、废气产生环节不固定。在整个处理净化过程中,洗涤塔是整个废气处理过程中为必要的设备,它的存在可以降低核心设备的处理压力,对提高废气净化效率有大的促进作用,如图1.1洗涤塔应用于项目。随着近年来国内环境保护政策的不断推出落实,在对废气治理方面尤其是工业生产方面更是日趋紧迫,在对洗涤塔的结构化方面随着工程项目的推进也在不断发展中。
洗涤塔应用于项目
洗涤塔广泛作用于化工和产业,洗涤塔的作用是将气体中的杂质通过溶剂反应作用而除掉,其可用于各种产生需洗涤气体的行业。洗涤塔的作用原理是通过水气充分混合.实现对工业废气中的有害气体如H2S、SOx、NOx、HCl、NH3、C12等,将之进行酸碱洗处理,以及对工业废气中的粉尘和湿度进行除尘处理和降湿处理。为了减小这种因化工产业发展而对环境造成的危害,各国都出台了相关政策,如美国绝大部分的高污染企业已经被强制停产,或适应搬迁条例迁至其他地区。根据污染环境调查报告发现环境污染问题日益严重,甚至制约经济发展,故而进行了一系列强有力的政策和措施来应对环境污染问题,如近年来提高不同种类废气排放标准,扩大新能源企业的生存环境等.对新能源产业尤其是环境保护企业进行政策保障。

1洗涤塔简述
洗涤塔是一种气体净化处理设备。它在早期煤化工产业中应用于除尘和降湿阶段,现阶段为满足污染气体的初阶段治理,从而大量的应用于企业污染废气及废气处理过程中,作为废气的综合处理前期阶段效果较好【4】。洗涤塔早的模式非常简单,即在洗涤塔通过相关设备将水进行有效喷淋,喷淋目的在于使喷淋的水经过一定的方向,进而在塔体内形成一定的喷淋面。与废气或其他形式的多相气体相结合,并在单纯重力的引导下使废气经过初级治理,这种形式效率非常低。因此,常在塔里增加填料层或者其他板层结构,液体与废气的接触比表面面积,提高传质的效率,提高气液两相在经过上述填料层时接触的均匀程度【5】。
洗涤塔常见的结构形式多样,为提高洗涤塔对于废气“洗涤’’效率进行结构组合,例如将喷淋塔内设置不同形式的填料层和填料结构,提升气液两相混合度,扩大喷淋设备的喷淋雾化面,从而终提高洗涤塔对废气的治理效率。洗涤塔按性质分为酸性洗涤塔、碱性洗涤塔[6,71;按形状也可分为立式洗涤塔、卧式洗涤塔;如图1.2和图1.3所示为立式洗涤塔、卧式洗涤塔。按材质又可分为PP洗涤塔、玻璃钢洗涤塔等[s,91。洗涤塔可作为单独单元处理废气,也可以搭配相适应的单元作为废气处理的前端。
立式洗涤塔,卧式洗涤塔
洗涤塔又称为水洗塔、喷淋塔、净化塔。洗涤塔基本包括箱体、液、填料层、雾化层、喷淋层等。其工作原理:洗涤塔利用气体与液体问的充分接触,将排放的废气中包含的固体进行分离,实现固液分离;为实现气体与液体的充分接触这一过程,需要提高洗涤塔内喷淋雾化的效率,保证有较大的喷淋面能覆盖洗涤塔截面,还要能保证该喷淋雾化面的合理分布;然后经过喷淋雾化阶段的废气将经过干燥环节,以保证废气在含湿度较低的情况下经过废气治理的核心设备;终经过治理的气体经过相关管道排入大气中。如图1.4和图1.5所示为洗涤塔立式和卧式结构模型。两种模型本质一样,均反映废气流经过喷淋雾化层阶段,以及在填料层的下进行的废气流通过程。其中对于模型内的液而言,一般根据排放废气的酸碱性进行反向设定,循j不液还需要在一定时间之后进行更换和清洗,以避免液对喷淋设备造成堵塞损坏。

立式洗涤塔模型
其中填料层中填料形式比较多,包括拉西环、鲍尔环阶梯环、弧鞍、矩鞍环、球形、格栅等等。同时填料种类的选择要考虑下面一些要求:
(1)气液通过填料层条件下传递比率要高,这就要求所选择的填料形式要有充足比表面积。相对情况下,采用整体形式的填料做成的填料层的传输效率高于非整体形式下的填料层。
(2)废气穿过通量要大,在保证具有较高传输效率的前提下,选择有通过时较大流速的填料。
(3)填料层的压强下降梯度要低,保证气流在填料层均匀分布式通过。
(4)填料要有抗污、疏堵特点。
一套完整的洗涤塔系统还应该包含风机系统、液位系统、PH控制系统;风机系统主要功能是驱动废气,使气流能在洗涤塔流道内有效流动,一般根据气流量选择合适的风机系统,每套风机系统也要匹配适当的风量要求;液位系统主要功能是当水箱里液的液位低于设置的低液位时,泵抽空,此时停止泵,待液液位高于设置的高液位时,才会启动泵,消耗水箱内多余液体,从而保证正常工作;PH控制系统主要功能用于检测和控制水箱内液的PH值,保证酸碱洗过程的正常运行。

关于对洗涤塔的研究取决于现阶段化工、的政策要求,其核心作用在于将工艺过程中的废气进行“洗涤”。现如今环境空气要求日益提高,根据政策要求如表1.2所示为环境空气污染物基本项目浓度限值。
环境空气污染物基本项目浓度限值
在对环境保护日益重视的情况下,作为在化工和项目治理方面具有重大意义的洗涤塔单元,其研究情况也有许多体现。现阶段对洗涤塔的研究主要体现在两方面,一者,在结构的化设计上;二者,在对废气、粉尘等方面的特性分析上。针对洗涤塔结构方面和流体方面的研究集中在实验研究和数值模拟方面,数值模拟方法的点是将计算理论分析方法无法求解的数学问题转化为可供解决的其他形式的物理模型通过数值模拟方法具现,进而解决各种复杂流动问题,这种过程对比于实法更有效[10】。其中FLUENT代表的流体分析软件应用广泛21。孙涛等人针对甲醇洗涤塔研究中发现由于流动阻力过大致使其水箱液的液位高于设定的情况,针对这种情况设计采用一种新的洗涤塔的计算模型,并对其进行分析,改进其设备结构,此举对洗涤塔在煤化工工艺上有所改进并具有重大参考意义【13,14】。另一方面,在对洗涤塔除尘研究方面,张立栋等人Ds]通过建立新型的洗涤实验平台,验证洗涤塔的气液比、气体气流、粉尘的浓度等对该实验平台的除尘影响,得出在该试验平台下适当的降低洗涤塔内气体流速更有利于提高除尘的效率;同时对于在其平台条件下填料层在三层情况下除尘效率更可观[16,17]。大连理工陈勇、由宏新[ISl在基于Fluent的多孔介质模型[19】,模拟了颗粒吸附在气相压力、速度等情况下的数值模拟[20】,为我们在多孔介质颗粒分离的影响的数值模拟提供依据。
国外学者Jafari,MJ[211在对洗涤塔除氨实验化过程中[22,23],发现通过化设计和操作参数来开发一个洗涤塔,以气流中的氨排放。洗涤塔的设计参数包括喷嘴类型、喷嘴级数124]以及操作参数,如操作压力和入口NH3浓度;在所研究的参数中,增加氨浓度与洗涤塔效率成反比;基于此我们得出洗涤塔内各项参数对废气作用有着不同影响,对设计洗涤塔提供参数借鉴。Javed,KH等人利用高强度涡流洗涤塔提高C02捕集效率【251,这种涡流能够提高传热和传质速率,研究了气/液流量、流量安排、洗涤塔高度和喷嘴类型对C02捕集性能的影响1261。Hemandez等人通过计算流体力学(CFD)模型【271,比较稳态和瞬态模拟在动态平衡的条件下,不同的沉积水平情况下通过不同的雷诺数对所设计的模型进行验证;从稳定性来看,低雷诺数存在操作限,不能减小半径来建模去预测其准确性。国外学者在对洗涤塔研究方面表现在对其废气的化分析上面,同时在此基础上对其结构进行化改进。
国内外学者针对洗涤塔的研究基本针对其结构、流体分析【28】方面,在结构方面的化分析其本质依然是对其流体分析,在计算流体力学发展的基础上,对洗涤塔内各项特性分析也在不断完善和发展。现在商用CFD软件发展迅速,如Fluent、CFX等均能对其进行有效的仿真分析【29】,达到实验模拟分析所不能达到的直观和大范围,这也使得洗涤塔在化工和产业的作用更加完善和重要。

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