除沫器在制鹽工業(yè)中應(yīng)用
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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)非常重要的工藝過程，必須將夾帶在蒸汽中的雜質(zhì)分離出來，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:(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，使得液滴越來越大，直到聚集的液滴大到其自身產(chǎn)生的重力超過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，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。這種結(jié)構(gòu)不易結(jié)垢，并能無限制地排污，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。
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，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，這樣就達(dá)到了氣液初步分離。然后，氣體再經(jīng)過2，將其帶走的液滴進(jìn)一步進(jìn)行分離。經(jīng)過雙重分離后，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)過蒸汽擋板的緩沖，均勻分布進(jìn)入除沫器，通過絲網(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