國外硫酸工業(yè)纖維除霧器簡介

1、國外硫酸工業(yè)纖維除霧器簡介杭德森高小玲(南化集團研究院 210035)摘要介紹國外硫酸工業(yè)用纖維除霧器的結(jié)構(gòu) 、性能和安裝方法 , 以及在結(jié)構(gòu)形式 、防二次夾帶和纖維母材等方面的科研成果 。指出開發(fā)高氣速 、低壓降纖維除霧器 , 提高生產(chǎn)技術(shù) , 是我國纖維除霧器的發(fā)展方向 。關(guān)鍵詞國外硫酸工業(yè)纖維除霧器技術(shù)開展維除霧器孟山都開展纖維除霧器始于 1960 年 , 幾十 年來 , 相繼推出各種不同類型的纖維除霧器 , 并 推廣到許多應(yīng)用領(lǐng)域 , 其產(chǎn)品按除霧機理可分為 兩大系列 , 近 10 個品種 。1概述纖維除霧器是利用慣性碰撞 、攔截 、布朗擴散 、靜電 、重力沉降等機理將霧粒從氣流中除去

2、 的設(shè)備1。它不僅可以除去氣流中的大顆 粒 霧 粒 , 而且對于直徑小于 3m , 甚至小于 1m 的 霧粒去除效率也很高 。21111布朗擴散系列纖維除霧器該類纖維除霧器的除霧機理主要有 : 布朗擴散 、碰撞 、攔截 。其產(chǎn)品有 : 高效型 ( H E) 、高 效防 夾 帶 型 ( H E “PL U S) 、節(jié) 能 型 ( ES) 及 現(xiàn)場填充型 ( F P) 等 。為使三種機理共同作用 到達最正確除霧效果 , 床層速度較低 , 通?？刂圃?15 m/ s 以下 , 床層厚度為 2575 mm , 壓降控 制在 1 0165 080 Pa 。a1高效型 ( H E) 纖維除霧器 高效型纖維

3、除霧器是孟山都公司最早推出的纖維除霧器 。它是將纖維填充于兩同心圓網(wǎng)筒之 間 , 元件直徑從 216 610 mm 不等 , 元件組高 可達 7 315 mm , 填充纖維可選用玻璃纖維 、聚 丙烯纖維 、聚酯纖維或陶瓷 。網(wǎng)筒材料采用可焊 性金屬 , 玻纖增強塑料或聚丙烯 。為防止霧沫的 二次夾帶 , 孟山都公司推出了高效防夾帶型纖維 除霧器 , 在纖維床層的里面增加了與節(jié)能型結(jié)構(gòu) 相似的防二次夾帶層 。b1節(jié)能型 ( ES) 纖維除霧器這種 除 霧 器 與 我 國 自 行 研 制 的 C T - M 、霧粒是許多生產(chǎn)過程中不可防止的 ,一般由3 種途徑形成 : ( 1) 機械力導(dǎo)致液體霧化

4、 ; ( 2)氣體冷凝形成霧粒 ; ( 3) 在一定的溫度 、壓力 下 , 兩種或兩種以上的氣體反響生成霧 。通常由 機械力產(chǎn)生的霧粒直徑較大 , 而冷凝形成的霧粒 直徑較小 。在硫酸生產(chǎn)過程中 , 產(chǎn)生的霧粒主要 為硫酸霧粒 。硫酸霧粒的存在導(dǎo)致設(shè)備腐蝕 , 產(chǎn) 品不純 , 換熱器或催化劑堵塞 , 儀表損壞 ; 釋放 到大氣中會造成環(huán)境污染 。因此 , 世界上許多國 家 , 尤其是一些興旺國家對硫酸生產(chǎn)用纖維除霧 器的研究和推廣都很重視 , 他們投入大量的人力 物力從事纖維除霧器及其生產(chǎn)設(shè)備的研制與開 發(fā) 。本文旨在對當今國外與硫酸工業(yè)有關(guān)的纖維 除霧器的開展現(xiàn)狀作一介紹 , 使國人能從中有

5、所 借鑒 。2幾種典型的纖維除霧器211美國孟山都環(huán)境化學(xué)公司布林克纖19 杭德森 高小玲 國外硫酸工業(yè)纖維除霧器簡介設(shè)計流量為 6126 m3 / s , 過濾氣速為 11588 m/ s ,壓力降為 9961 245 Pa 。當霧粒直徑為 0153 m 時 , 除霧效率為 50 %95 % 。CS - P 型用 于硫酸生產(chǎn)一吸塔后 , 目前已根本取代高性能型 纖維除霧器 。元件標準尺寸為直徑 660 mm , 高 度 1 016 mm 。設(shè)計流量為 4148 m3 / s , 過濾氣速 為 2112 m/ s , 壓力降為 1 7402 240 Pa 。當霧粒直徑為 0153m 時 , 除

6、霧效率為 70 %99 % 。 經(jīng)濟型纖維除霧器因為氣速高通常在氣體入口處 增設(shè)氣體分布網(wǎng) , 這種分布網(wǎng)除了可以均布氣體 外 , 還具有預(yù)過濾作用 。b1高速型 ( HV) 纖維除霧器 高速型 纖 維 除 霧 器 的 床 層 速 度 可 達 115 215 m/ s ,除霧效率為 85 % 95 % 。纖 維 床 由 兩 層纖維構(gòu)成 ,第一層纖維平均直徑為 25m ,第二 層纖維平均直徑為 30300m ,床層材料可選用 多種纖維 ,但優(yōu)先選用玻璃纖維 。元件結(jié)構(gòu)一般 為長方形 ,也可根據(jù)需要設(shè)計成多邊形結(jié)構(gòu) 。c1高性能型 ( HP) 纖維除霧器 高性能纖維除霧器在兩同心圓金屬網(wǎng)筒之間裝填

7、玻璃纖維 , 網(wǎng)筒由不銹鋼制造 。元件標準尺 寸為直徑 660 mm , 高度 1 829 mm 。目前在絕大 多數(shù)場合高性能型已被 CS - P 型取代 。C TP - M 節(jié) 能 型 纖 維 除 霧 器 結(jié) 構(gòu) 和 性 能 相 似 。在傳統(tǒng)的纖維床層中 , 捕集的霧液通過纖維的表 面流下來 , 這種排液方式往往在下游氣體中形成 二次夾帶 , 尤其在氣體中含霧量大 、過濾氣速高 時更容易發(fā)生 。節(jié)能型纖維除霧器采用獨特的復(fù) 合床層結(jié)構(gòu) , 用細纖維床層捕集霧沫 , 用粗纖維 床層防止二次夾帶 。由于采用了復(fù)合結(jié)構(gòu) , 節(jié)能 型 纖 維 除 霧 器 在 不 增 加 壓 降 的 前 提 下 可

8、提 高20 %的處理氣量 。c1現(xiàn)場填充型 ( F P) 纖維除霧器 現(xiàn)場填充型纖維除霧器能使用戶在現(xiàn)場填充纖維 , 而無需將網(wǎng)筒運回生產(chǎn)廠家重新裝填纖 維 。它是將纖維制成袖套狀 , 套在內(nèi)網(wǎng)筒上 , 再 用外網(wǎng)筒 、上下阻流環(huán)將除霧墊固定 。除霧墊采 用玻璃纖維或聚酯纖維制成 。這種除霧器具有以 下特點 : 減少了多余的備用元件 , 縮短了停車時 間 , 降低了運輸本錢及貯存費用 。其纖維床層通 常按高效型或節(jié)能型設(shè)計 , 壓降和除霧效率與節(jié) 能型相當 。21112慣性碰撞系列纖維除霧器慣性碰撞系 列 纖 維 除 霧 器 主 要 有 : 經(jīng) 濟 型(CS) 、高性能型 ( HP) 和高速型

9、 ( HV ) 3 種 。 除霧機理主要為慣性碰撞 、直接攔截 。除霧效率 與床層氣速接近于線性關(guān)系 , 床層氣速越高 , 除 霧效率越高 , 但為控制壓降 , 床層氣速通常控制 在 115215 m/ s 范圍內(nèi) 。a1經(jīng)濟型 ( CS)除霧床層采用玻璃纖維作捕沫層 , 金屬纖維 層控制二次夾帶 。網(wǎng)筒 、壓蓋及緊固件一般采用316L 等 不 銹 鋼 制 造 。金 屬 纖 維 材 料 可 用 鈦 、310L 、Allo y20 及 Sandvik SX 硫酸合金 , 捕沫纖 維可選用玻璃纖維 、聚酯纖維 、氟塑料和聚烷物 等 , 但在實際生產(chǎn)中優(yōu)先選用玻璃纖維 , 其中包 括涂層纖維和不涂層

10、纖維 。經(jīng)濟型又分為 CS - P 和 CS - P 型 。CS - P 型用于枯燥塔之 后取代金屬絲網(wǎng)除霧器 , 使用壽命會大大延長 。 元件標準尺寸為直徑 760 mm , 高度 1 651 mm 。212前蘇聯(lián)的兩種典型纖維除霧器前蘇聯(lián)也是最早從事纖維除霧器研究開發(fā)的國家之一 , 開發(fā)了很多實用的纖維除霧器 。21211三級式纖維除霧器這種除霧器用于以煉廠氣和焦化氣中的硫化氫生產(chǎn) 硫 酸 時 的 氣 體 凈 化 。過 濾 速 度 為 315 415 m/ s , 處理氣量為 12 000 18 000 m3 / h 。第 一級預(yù)過濾器用于捕集樹脂狀物質(zhì)和濃度高達50100 g/ m3 的

11、局部大顆粒酸霧 , 可減輕主過 濾器的負擔 , 防止其堵塞 ; 第二級裝填直徑 4550m 針孔狀聚丙烯 , 捕集細小霧粒 ; 第三級 用于捕集從第二級夾帶出的霧粒 , 裝填直徑為6570 m 的纖維墊 。3 級除霧器組裝成箱式 ,通過人孔放入槽中 。20 硫 酸 工 業(yè)1998 年第 4 期21212自潔式纖維除霧器4防止二次夾帶纖維床層這種除霧器被設(shè)計成夾角式和雙筒式結(jié)構(gòu) 。作用原理是沉積于過濾層中的霧滴在氣流與重力 的作用下不斷從床層中排出 。使用時將過濾層立 式配置 , 下層埋入液體 , 液體在毛細力的作用下 滲入過濾層 , 直到液柱的重力與毛細力平衡為 止 。當過濾層的高度大于在毛細

12、力作用下液體的 上升高度時 , 過濾層上部形成有效過濾空間 。除 霧器床層纖維采用超細纖維 , 纖維直徑為 2 4 m , 填充密度為 100 120 kg/ m3 , 床層厚度為在普通纖維床層中 , 捕集的霧沫凝結(jié)成較大的霧滴 , 在氣體曳力的作用下移動到下游纖維表 面 , 當氣體曳力大于重力時就會形成二次夾帶 。 床層氣速越高 , 二次夾帶就越嚴重 , 對除霧效率 的影響也越大 ; 二次夾帶的霧滴大小不等 , 尺寸 越小 , 除去越困難 。近年來 , 通過科研人員的不 斷探索 , 二次夾帶已可通過數(shù)種途徑獲得解決 。a1 在床層的下游增加一碰撞擋板 , 在擋板 的作用下 , 氣流改變流動方

13、向 , 二次夾帶的粒子 因慣性作用而脫離流線撞在擋板上 。這種方法對 于除去直徑大于 3m 的大質(zhì)量粒子效果比擬理 想 , 而對于直徑小于 3m 的粒子效果不是很好 。b1 床層由一復(fù)合床層構(gòu)成 : 上游床層由細 纖維組成 , 下游床層由粗纖維組成 。首先通過上 游床層捕集霧沫 , 下游床層緊貼于上游床層 , 用 于防止二次夾帶 。細纖維的選擇原那么是氣體曳力 對纖維中剩余飽和液的作用大于重力對剩余飽和68 mm , 過濾速度為 01020103 m/ s ,5004 000 Pa 。阻力為3纖維除霧器結(jié)構(gòu)纖維 除 霧 器 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 有 :圓 筒 式 、雙 筒式 、夾角式 、圓錐式

14、、箱式等 。選用何種結(jié)構(gòu)的除霧元件 , 根據(jù)不同的生產(chǎn)條件 、工藝特點而決 定 。在這些結(jié)構(gòu)中以圓筒式應(yīng)用最為普遍 。圓筒 式空間利用率高 , 便于實現(xiàn)機械化制作 , 結(jié)構(gòu)簡 單可靠 , 裝卸方便 , 容易保證氣 體 在 床 層 中 均 布 , 因此在各個生產(chǎn)部門得到了廣泛應(yīng)用 , 而夾 角式 、雙筒式在低氣速 、含塵低 、腐蝕性小的場 合應(yīng)用較多 。就元件的安裝而言 , 不同的元件結(jié)構(gòu)及操作 條件決定了其不同的安裝方式 。夾角式和箱式等 幾種除霧元件 , 安裝方式相對固定 , 而圓筒式那么 有正向型和逆向型兩種安裝方法 。正向安裝是將 除霧元件懸掛于花板上 , 氣體外進內(nèi)出 。這種結(jié) 構(gòu)使除

15、霧器安裝方便 , 便于維護 。低速 、高效型 纖維除霧器常采用這種安裝結(jié)構(gòu) 。逆向安裝是將 除霧元件垂直放置于花板上 , 這種安裝方法可使 元件造得更長 , 使設(shè)備的體積變小 。由于兩種安 裝方法的氣流方向相反 , 在相同的床層氣速下 , 正向安裝比逆向安裝壓降小 。出于氣速和二次夾 帶的考慮 , 孟山都公司的慣性碰撞系列產(chǎn)品只采 用逆向安裝 , 而布朗擴散系列產(chǎn)品由于床層氣速 低 , 兩種安裝方法都可使用 。液的作用 ,的作用下 ,面 。相反 ,這樣上游床層收集的霧液就會在氣流穿過上游床層到達兩床層之間的交界 粗纖維的選擇原那么是床層中氣體曳力對床層中剩余飽和液的作用小于重力的作用 , 這樣

16、細纖維床層中排出的霧液就會在兩床層交界處 或粗纖維床層中排出 。c1 研究說明 , 在高速系列纖維除霧器中 , 用于防止二次夾帶的粗纖維直徑大于 100m 時 效果較好 , 這時采用玻璃纖維就很難保證床層的 空隙率和較好的機械性能 。金屬纖維因為腐蝕速 度較快以前未被考慮 , 但試驗證明在第二床層采 用適宜的金屬纖維是可行的 , 金屬纖維可以滿足 床層所需的空隙率 , 并在機械力作用下保持很好 的剛度 。在這種纖維除霧器中 , 除霧層的纖維直 徑為 2040m , 纖維隨機分布 , 厚度為 31 mm 左右 , 空隙率為 95 % 98 % , 以保證具有較高 的除霧效率 。二次夾帶捕集層是由

17、直徑在 100450 mm 的不銹鋼或鈦纖維網(wǎng)卷制而成 , 空隙率21 杭德森 高小玲 國外硫酸工業(yè)纖維除霧器簡介為 95 % 99 % 。為保證其空隙率 , 纖維網(wǎng)具有波形結(jié) 構(gòu) , 且 兩 層 之 間 的 波 峰 與 波 谷 相 交 成 “X形 , 纖維網(wǎng)層數(shù)通常卷制為 5 15 層 , 纖 維網(wǎng)的高度為 21512 mm 。d1 在床層中制作一不連續(xù)層 ( 也稱間隙) 使捕集霧液從中排出 , 阻止捕集霧液到達床層的 下游外表 。不連續(xù)層可采用虹吸現(xiàn)象和毛細作用 很小的纖維墊來充當 , 也可采用粗纖維或卷制應(yīng) 力較小的纖維來充當 , 使捕集霧液在重力的作用 下迅速排出床層 。除霧器就會因床

18、層堵塞而縮短使用壽命 。為此 ,美國 、前蘇聯(lián)等國的除霧器公司都在含塵高的操 作環(huán)境中增設(shè)預(yù)過濾器 。孟山都公司的預(yù)過濾器 由一種專門的氈狀材料制成 , 具有可更換的袋式 結(jié)構(gòu) , 容 塵 空 間 大 , 捕 集 效 率 高 。美 國 C ECO 公司的研究發(fā)現(xiàn)纖維除霧器的堵塞通常發(fā)生在入 口 016113 cm 厚的范圍內(nèi) , 還發(fā)現(xiàn)當預(yù)過濾器 與主過濾器相比 , 絲徑較大 、填充密度較小時 , 預(yù)過濾效果不甚理想 。因此 , 該公司開發(fā)了厚度 為 113 cm , 纖維絲徑 、填充方式與主過濾器完 全相同的預(yù)過濾器 。5纖維7結(jié)語511纖維母材纖維是纖維除霧器的最根本要素 , 纖維的選我國

19、硫酸工業(yè)纖維除霧器的研究與應(yīng)用始于70 年代 , 南化研究院先后開發(fā)了高效型 、節(jié)能 型玻璃纖維和聚丙烯除霧器 , 取得了良好的經(jīng)濟 效益和社會效益 , 但與國外先進水平相比 , 仍存 在較大差距 。a1我國的纖維除霧器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一 , 主要 還是采用高效 、低速型系列產(chǎn)品 , 因此對高速 、 低壓降系列纖維除霧器的開發(fā)應(yīng)用是我國纖維除 霧器的開展方向 。b1 興旺國家的纖維除霧器通常采用整體機 械化生產(chǎn) , 由計算機控制產(chǎn)品質(zhì)量 。因此 , 提高 纖維除霧器生產(chǎn)技術(shù) , 開發(fā)先進的生產(chǎn)設(shè)備是提 高我國纖維除霧器質(zhì)量的當務(wù)之急 。c1加緊進行纖維除霧器相關(guān)產(chǎn)品的研制 。 國外纖維除霧器所采用的防二次夾帶金屬纖維 、 布袋式預(yù)過濾器 、金