氣液分離器設備畢業(yè)設計

1、<p><b>　　1緒論</b></p><p><b>　　課題背景和來源</b></p><p>　　煤炭的傳統(tǒng)開發(fā)和利用對我國的經(jīng)濟和環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的影響，制約著我國的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。為了國民經(jīng)濟的很好發(fā)展，必須提高煤炭的利用率，在煤氣化方面的發(fā)展，我國落后外國很多，我們必須借鑒外國的經(jīng)驗，在煤氣脫硫方面的技術(shù)，我們也積攢了一定

2、的經(jīng)驗，可是基于不同的流程，我們在選擇上得多方面考慮各種因素，選擇最佳的方法。經(jīng)過脫硫的煤氣會含有部分脫硫液體，影響以后的使用，分離器在這里起得作用就不容忽視，目前常用的氣液分離器設備很多，其原理也各不相同，本課題從兩種分離器設備出發(fā)，通過比較，選擇一種較好的。</p><p>　　1.1.1 煤炭是中國的主要能源和重要的化工原料</p><p>　　中國富煤少油，是世界上少數(shù)幾個以煤炭為

3、主要能源的國家。煤炭產(chǎn)量自從1989年超過10億噸后，一直穩(wěn)居世界第一，2007年達到創(chuàng)紀錄的27億噸，煤炭消費始終占一次能源的70%左右。煤炭作為中國的主要能源，分別占一次能源生產(chǎn)和消費的76%和69%，在未來的相當長的時間里，中國消費結(jié)構(gòu)仍將是以煤為主</p><p>　　表1.1 近年來我國能源消費結(jié)構(gòu)</p><p>　　從表1-1[1]中可以看到，2000年以來，我國煤炭雖然在能

4、源結(jié)構(gòu)中所占比例略有下降，但其統(tǒng)治地位并沒有變化。隨著煤炭工業(yè)經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變、煤炭用途的擴展，煤炭的戰(zhàn)略地位會變得更加重要。</p><p>　?。?）石油價格刺激煤炭化工行業(yè)蓬勃發(fā)展</p><p>　　2008年1月2日，國際原油期貨盤中價格觸及每桶100美元，此后一路走高。7月11日，紐約商業(yè)交易所原油期價創(chuàng)出147.25美元一桶的歷史新高。2008年下半年以來，石油價格受世界金

5、融危機的影響大幅下跌，最低降到每桶30美元左右，由于石油是不可再生資源，從長遠來看，低油價時代必將結(jié)束。</p><p>　　最近幾年來石油價格的迅速攀升是多種因素導致的，如全球經(jīng)濟發(fā)展速度高，對石油需求旺盛，此外，還有國際財團炒作和美元貶值等帶來的影響。目前，全球陷入嚴重金融危機，經(jīng)濟必將受到重創(chuàng)，石油的需求將有所下降，同時，節(jié)能降耗技術(shù)的不斷發(fā)展和新能源的開發(fā)，也將促使全球?qū)κ托枨蟮臏p弱。但中國、印度等國家

6、經(jīng)濟高速發(fā)展，對石油的需求將不斷增加。</p><p>　?。?）高價油刺激我國煤化工產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展</p><p>　　改革開放30多年來，我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，GDP增長率一直保持8%到11%之間。這種增長速度在世界各國的發(fā)展史上都是十分罕見的。經(jīng)濟的快速發(fā)展伴隨的是資源和能源消耗的大幅度增長。特別是中國經(jīng)濟發(fā)展對于石油的依賴度越來越大，但自產(chǎn)石油的增長十分緩慢，石油的需求缺口將主要通過

7、進口來彌補。從1993年開始，中國成為石油凈進口國。近年來，原油進口增幅更為明顯。2004年，中國原油進口達1.227億噸，同比增長34.8%，首次突破1億噸大關。2006年，中國原油進口量達到1.452億噸，比上一年增長14.2%；2007年，中國共進口原油1.63億噸，較上年增長12.4%。據(jù)預測，2020年前我國石油對外依存度見表1-4[2]。 </p><p>　　表1.2 中國原油凈進口量預測結(jié)果<

8、;/p><p>　　石油不僅是能源，同時又是重要的化工原料。石油價格的高增長，帶來了石化產(chǎn)品的高價格。中國雖然石油資源短缺，但煤炭資源相對豐富。在這種形勢下，以煤炭為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品成為中國的一種重要嘗試和選擇。</p><p>　　1.1.2 煤的化學組成</p><p>　　煤的化學組成及其復雜，是由無機組分和有機組分構(gòu)成的混合物。無機組分主要包括黏土礦物、石英、方

9、解石、石膏、黃鐵礦等礦物質(zhì)和吸附在煤中的水；有機組分主要是由碳、氫、氧、氮、硫等元素構(gòu)成的復雜的高分子有機化合物的混合物。</p><p>　　（1）煤中的礦物質(zhì)種類</p><p>　　煤中的礦物質(zhì)是煤中無機物的總稱，既包括在煤中獨立存在的礦物質(zhì)，如高嶺土、蒙脫石、硫鐵礦、方解石、石英等；也包括與煤的有機質(zhì)結(jié)合的無機元素，它們以羰基鹽的形式存在，如鈣、鈉等。此外，煤中還有許多微量元素，有

10、的是有益或無害的元素，有的則是有毒或有害的元素。</p><p>　?。?）煤中有機質(zhì)的元素組成</p><p>　　大量研究表明，煤中的有機質(zhì)主要是由碳、氫、氧、氮和硫等五種元素組成。</p><p>　　構(gòu)成煤有機質(zhì)的主要元素</p><p><b>　?、倜褐械奶荚?lt;/b></p><p>

11、;　　碳是構(gòu)成煤大分子骨架最重要的元素，也是煤燃燒過程中放出熱能量最主要元素之一。在不同的煤巖組分中，碳含量的順序是惰質(zhì)組＞鏡質(zhì)組＞殼質(zhì)組</p><p><b>　　②煤中的氫元素</b></p><p>　　氫元素是煤中第二重要的元素，主要存在于煤分鐘的側(cè)鏈和官能團上，在有機質(zhì)中的含量約為2.0%6.5%，隨煤化程度的提高而曾下降趨勢。氫元素的發(fā)熱量是碳的四倍，雖

12、然含量遠低于碳，但氫元素的變化對煤的發(fā)熱量影響很大。</p><p><b>　　③煤中的氧元素</b></p><p>　　氧也是組成煤有機質(zhì)的主要元素，主要存在于煤分子的含氧官能團上，隨煤化程度的提高，迅速下降。</p><p><b>　?、苊褐械牡?lt;/b></p><p>　　煤中的氮元

13、素含量很少，一般為0.5%1.8%。在煤中主要以胺基、亞氨基、五元雜環(huán)等形式存在。在燃燒時主要以氮氣的形式進入廢氣，少量形成二氧化氮。</p><p><b>　?、菝褐械牧蛟?lt;/b></p><p><b>　　煤中硫的存在形態(tài)</b></p><p>　　硫在煤中以三種形式存在，即有機硫、硫鐵礦硫（黃鐵礦和白鐵礦硫等

14、形態(tài)存在的硫）和硫酸鹽硫。前兩種可以燃燒，通常稱為可燃硫。最后一種硫酸鹽硫不可燃燒，只轉(zhuǎn)化為灰的一部分。</p><p>　?。?）煤中的有機硫 </p><p>　　一般煤中的有機硫含量較低，但組成很復雜，主要有硫醚、硫化物、硫醇、噻吩類雜環(huán)化合物及硫醌化合物等組分或官能團所構(gòu)成。</p><p>　　研究表明，底煤化程度煤以低相對分子質(zhì)量的脂肪族有機硫為主，而高

15、煤化程度煤以高相對分子質(zhì)量的環(huán)狀有機硫為主。隨煤化程度提高，具有三環(huán)結(jié)構(gòu)的二苯并噻吩相對于四五環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物數(shù)量減少，而具有穩(wěn)定甲基取代位的含硫化合物則不斷增加。</p><p><b>　?。?）煤中的無機硫</b></p><p>　　煤中的無機硫主要以硫鐵礦、硫酸鹽等形式存在，其中尤以硫鐵礦硫居多。煤中的黃鐵礦形態(tài)多樣，宏觀上多呈結(jié)核狀、透鏡狀、層狀裂隙充填狀和

16、分散狀。脫除硫鐵礦硫的難易程度取決于硫鐵礦的顆粒大小及分布狀態(tài)，顆粒大則較易除去，一般情況下，煤中的硫酸鹽是黃鐵礦氧化所致，因而未經(jīng)氧化的煤中的硫酸鹽硫很少。</p><p>　　總之，由于煤中還有以上物質(zhì)，當煤氣化后，煤氣中會還有多種化學成分，在以后的應用前需要對煤氣進行凈化處理。</p><p>　　2煤氣濕法脫硫工藝的選擇</p><p>　　2.1濕法脫硫工

17、藝概念</p><p>　　濕法工藝是利用液體脫硫劑脫除煤氣中的硫化氫。安溶質(zhì)和再生性質(zhì)又分為氧化法、化學吸收法、物理吸收法和物理-化學吸收法。濕式氧化法的特點是采用脫硫催化劑（或載氧體）在液相下進行氧化還原反應，是被弱堿性溶液吸收硫化氫隨即被氧化成單質(zhì)硫析出來，同時吸收堿得到再生，是焦爐煤氣脫硫氧化比較常用的方法，其實質(zhì)就是使硫化氫被氧化成單質(zhì)硫，化學吸收法，物理吸收法和物理-化學吸收法三種方法主要用于天然氣和

18、煉油廠得煤氣脫硫，不能直接回收硫磺，較少在煤氣脫硫中使用。</p><p>　　2.2 各種煤氣濕法脫硫技術(shù)及其對比</p><p>　　2.2.1 888法</p><p>　　888脫硫劑[3]是1991年由東北師范大學實驗化工廠研制的，其主要化學成分是三核酞箐鈷磺酸銨金屬有機化合物。該方法所利用的888脫硫催化劑能吸收氧化進行活化，氧化能力強，不但在再生時能

19、吸入氧，而且在脫硫塔內(nèi)能吸附溶于液體中和在再生時液體夾帶過來的氧進行活化。由于888在脫硫塔內(nèi)吸氧、活化輸出氧再吸氧而高頻地運作，所以其在溶液中的濃度比其他類似方法催化劑濃度低得多。該方法脫硫效率高、生產(chǎn)穩(wěn)定、析出硫黏度低、脫硫費用相對低等優(yōu)點，但是該方法對脫硫劑添加要求技術(shù)含量高、機械強度高、脫硫劑保存條件要求嚴格、循環(huán)量控制要求嚴格等缺點。目前，該方法在焦化行業(yè)用得不多。</p><p>　　2.2.2

20、FRC</p><p>　　FRC法[4]由日本研制開發(fā)的，它是利用焦爐煤氣中的氨，在催化劑苦味酸的作用下脫除硫化氫，利用多硫化銨HCN。其裝置是由吸收塔和再生塔組成，前者用以吸收粗煤氣中的硫化氫，后者用以使吸收污液和空氣發(fā)生催化反應再將硫化氫氧化為硫磺的同時，使污液再生。將煤氣用弗馬克斯液洗滌，所含硫化氫被洗滌液體吸收后，脫硫即可完成，其吸收反應為＝HS。將吸收后的污液進入再生塔，使之與空氣接觸，進行硫化氫的氧

21、化和催化劑的再生，然后送回吸收塔頂循環(huán)，循環(huán)液中懸浮再生的固體硫磺，用離心分離回收。該工藝脫硫效率高達99%以上、脫氰效率為93%，煤氣經(jīng)脫硫塔后，硫化氫可降到20mg,HCN可降到100mg／。催化苦味酸耗量少且便宜易得，操作費用低；再生效率高，新空氣用量少、廢氣含氧量低，無二次污染。但因苦味酸是爆炸性危險品，運輸存儲空難，且工藝流程長、占地多、投資大等因素，其使用受到一定的限制。</p><p>　　2.2.

22、3 HPF法</p><p>　　該法是國內(nèi)自行開發(fā)的以氨為堿源、HPF[5]為復合催化劑的濕式液相催化氧化脫硫氰工藝，主要由脫硫和再生兩部分組成。HPF法脫硫工藝是以煤氣中的氨為堿源，脫硫液在吸收了煤氣中硫化氫后，在復合催化劑HPF作用下氧化再生，最終硫化氫轉(zhuǎn)化為單體硫得以除去，脫硫液循環(huán)使用，生成的硫泡沫放入熔硫釜，經(jīng)間歇熔硫、冷卻成型后外銷。</p><p>　　HPF催化劑活性高、

23、流動性好，不僅對脫硫脫氰過程起催化作用，而且對再生過程也有催化作用，脫硫脫氰效率高。該方法在脫硫脫氰過程中，循環(huán)脫硫液中鹽類積累速度緩慢，廢液量較其他濕式氧化法少，直接回兌煉焦配煤中，處理簡單和經(jīng)濟。</p><p>　　HPF法具有設備簡單、操作方便穩(wěn)定、脫硫效率高、流程短、一次性投資少等缺點，已在許多煉焦企業(yè)得到推廣應用，但是該工藝得到的硫磺質(zhì)量較差，收率比較低，熔硫操作環(huán)境有待改善。</p>

24、<p>　　2.2.4 OPT法</p><p>　　OPT法[6]脫硫脫氰工藝是20世紀90年代，鞍山熱能研究院開發(fā)的一種以氨為堿源、用OP型復合催化劑為主要生產(chǎn)原料的脫硫方法，該方法脫硫廢液提鹽式氧化脫硫脫氰法，是一種高效率、低成本、低能耗的脫硫脫氰法，脫硫效率穩(wěn)定在99%上，脫氰效率也高達98%99%。該法有如下優(yōu)點：（1）以煤氣中的氨為堿源，并且充分利用煤氣中的氨，不需要外加堿源；（2）工藝設置

25、在煤氣凈化的上游，減輕了硫化氫，氰化氫等有害物質(zhì)對后待設備的腐蝕和對環(huán)境的污染；（3）可適用高溫煤氣，不需要強制冷卻煤氣，能耗低；（4）操作彈性大，當煤氣中的硫化氫含量及脫硫液中催化就濃度、副鹽濃度、懸浮硫含量等因素波動較大時，對脫硫脫氰的效率影響很小，這在實際生產(chǎn)中具有較大的實用意義。</p><p>　　2.2.5 DDS法</p><p>　　DDS脫硫[7]技術(shù)是一種全新的脫硫技術(shù)

26、。此技術(shù)脫硫效率高、綜合經(jīng)濟效益好，已被70余家企業(yè)用于半水煤氣、變換氣的脫硫，其脫硫原理與傳統(tǒng)的脫硫技術(shù)有所不同，從其使用過程中活性的激發(fā)及對有機硫的高脫硫率來分析，具有生物和化學吸收、吸附的二重性。</p><p>　　利用DDS技術(shù)是一種全新的脫硫技術(shù)具有脫除有機硫效率高的特點，將其用于有機硫含量高的焦爐煤氣脫硫，有利于焦爐氣的深加工或用于城市燃氣，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。</p>&l

27、t;p>　　DDS溶液由DDS催化劑（附帶好氧菌）、DDS催化劑輔料（多酚類物質(zhì)，一般采用對苯二酚表示）、B型DDS催化劑輔料、活性碳酸亞鐵、碳酸鈉或碳酸鉀和水=組成。在堿性條件下，受DDS催化劑分子的啟發(fā)和誘導，DDS催化劑輔料、B型DDS催化劑輔料和碳酸亞鐵在好氧菌的作用下，即可生成活性DDS催化劑分子，為DDS催化劑的生存和保持高活性提供環(huán)境保障。</p><p>　　2.2.6 MEA法</p

28、><p>　　MEA法[8]采用單乙醇胺作為吸收劑的脫硫方法。該法是由美國的伯利恒鋼鐵公司等共同研究而成的，主要使用濃度為15%左右的單乙醇胺水溶液作為吸收劑煤氣中的硫化氫、氰化氫，同時也吸收C N，脫硫效率高達98%。</p><p>　　焦爐煤氣進入脫硫塔后，與13%15%的MEA水溶液接觸，吸收煤氣中的 HCN 和C ，吸收酸性氣體后富液，經(jīng)解吸塔低流入再沸器，在此用蒸汽間接加熱，所產(chǎn)生

29、的蒸汽作為解吸塔的解系氣源，溶液進入MEA調(diào)整槽，經(jīng)換熱器冷卻后，在經(jīng)過濾器進入脫硫脫氰塔，這樣不斷循環(huán)達到脫硫脫氰的目的。該方法存在如下問題：（1）解吸塔冷凝液或去氨水大槽或去生化處理；（2）再生器排渣帶出部分溶液，酸性氣體分離器底部也需要定期排液；（3）硫酸裝置中冷卻塔的冷凝器、氣體降溫器的冷凝液以及除害塔的硫銨母液等均需要硫銨裝置處理等。目前，國內(nèi)寶鋼有用該技術(shù)，其他的焦化和鋼鐵工業(yè)未見類似的報道。</p><

30、p><b>　　2.2.7 AS法</b></p><p>　　AS法[9]是氨—硫化氫循環(huán)洗滌法的簡稱，該技術(shù)有德國研制開發(fā)，在我國已廣泛應用。其脫硫過程是利用焦爐煤氣中的氨，用洗氨液吸收煤氣中的，富含和N的液體經(jīng)脫硫蒸氨后在循環(huán)洗氨脫硫。AS循環(huán)脫硫工藝為粗脫硫，操作費用低，脫硫效率在90%以上，脫硫后煤氣中的在200和500mg／之間，可以通過控制氨水濃度和改善操作條件，或與干法

31、脫硫串聯(lián)使用來滿足工業(yè)和民用對煤氣凈化的要求。利用AS法進行粗脫硫可以節(jié)省精脫硫劑的消耗。</p><p>　　2.2.8 ADA法及改良ADA法</p><p>　　ADA法[10]是以蒽醌二磺酸鈉（ADA）為催化劑，以稀碳酸鈉溶液為吸收劑的脫硫、脫氰方法。在ADA法溶液中添加適量的偏硅酸鈉、酒石酸鉀鈉(和)</p><p>　　作為吸收液進行脫硫、脫氰，稱改良A

32、DA法。國內(nèi)普遍應用于民用煤氣凈化工藝中，脫硫效率在98%以上。其缺點是：懸浮液的硫磺顆粒小，回收困難，易造成過濾器阻塞；有副反應發(fā)生，使脫硫液消耗耗量增大；有機硫和HCN的脫硫效率差；脫硫廢液處理困難。國內(nèi)工業(yè)化裝置多采用提鹽工藝，但流程長、操作復雜、能耗高、操作環(huán)境惡劣、勞動強度大、所得鹽類產(chǎn)品如硫氰酸鈉和硫代硫酸鈉品位不高，經(jīng)濟效益差，易造成二次污染，有細菌積累，腐蝕嚴重。</p><p><b>

33、;　　2.2.9 TH法</b></p><p>　　該技術(shù)由Takahax[11]法脫硫脫氰和Hirohax法廢液處理兩部分組成。脫硫采用煤氣中的氨為堿源，以1，4-蒽醌-2-磺酸鈉為催化劑的氧化法脫硫脫氰工藝。工藝特點：脫硫脫氰效率高，自帶氨，運行成本低；煤氣中的HCN先經(jīng)脫硫轉(zhuǎn)化為SCN在經(jīng)濕式氧化將其轉(zhuǎn)化為隨母液送往硫銨裝置。與其他技術(shù)相比，該技術(shù)具有硫銨產(chǎn)量高、流程簡單、操作費用低、蒸汽耗量

34、少等優(yōu)點；但是TH法脫硫工藝也有以下不足：（1）處理裝置在高溫高壓和強腐蝕條件下操作，對主要設備的材質(zhì)要求高，制造難度大；（2）吸收所需液氣比、再生所需要空氣量較大，廢液處理操作壓力高，故整個裝置電耗大，投資和運行費高；（3）所需催化劑目前尚需進口等。目前除寶鋼有這套裝置外，其他焦化廠尚未采用此工藝。</p><p>　　2.2.10 TV法</p><p>　　TV法[12]又稱為栲膠法

35、，是由我國自主開發(fā)、目前國內(nèi)使用較多的脫硫方法之一。其原理是以栲膠為主催化劑，濕式二元氧化脫硫法以栲膠的堿性氧化降解為中間載氧體，并作為釩的絡合劑與堿釩配成水溶液，將氣態(tài)硫化氫吸收并轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，該方法可使降至20 mg／以下，脫硫效率達99%以上。該技術(shù)具有硫容高、副反應少、傳質(zhì)速率快、脫硫效率高且穩(wěn)定、原料消耗低、腐蝕輕，硫回收率高、操作彈性大、資源豐富等優(yōu)點，栲膠需要熟化預處理，因此栲膠質(zhì)量及其配制方法得當與否是決定栲膠法使用效果

36、的主要因素。</p><p>　　2.2.11 PDS法</p><p>　　PDS法[13]由我國自主開發(fā)，是以雙核酞箐鈷磺酸鹽為脫硫催化劑的脫硫方法。PDS催化活性好、用量小、無毒。其工藝特點是：脫硫脫氰能力優(yōu)于ADA溶液；抗中毒能力強，對設備的腐蝕性??；易再生，易分離單質(zhì)硫，回收率高，有機硫脫硫率在50%以上；可單獨使用，不加釩，不外排廢液，不堵塔；脫硫成本只有ADA法的30%左右，

37、運行經(jīng)濟，是非常具有競爭力的方法。當PDS質(zhì)量濃度大于3.0時，脫硫效率可達98%以上。PDS脫硫催化劑具有較高的硫容，適用于高硫焦化煤氣的初脫硫。但不適用于精脫硫。該方法堿耗低，副產(chǎn)物氰酸鈉和硫代硫酸鈉提取方便、質(zhì)量優(yōu)。該方法經(jīng)過不斷改進和完善，PDS可以和ADA、栲膠脫硫液與煤氣的液氣比的控制，選擇PSS溶液和堿液加入方式，及時收集硫泡沫，可以優(yōu)化PDS法煤氣脫硫裝置的運行。</p><p>　　本課題是采用

38、濕法對水氣煤脫硫，主要是采用栲膠脫硫法，栲膠法是我國特有的脫硫技術(shù)，是目前國內(nèi)使用較多的脫硫方法之一。該法主要有矸性栲膠脫硫（以栲膠和偏釩酸鈉作催化劑）和氨法栲膠（以氨代替矸）兩種。栲膠是由植物的果皮、葉和干的水淬液熬制而成。主要成分是丹寧，由于來源不同，丹寧組分也不同，但都是化學結(jié)構(gòu)十分復雜的多羥基芳香烴化合物組成，具有酚式或醌式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　栲膠法有如下優(yōu)點：（1）栲膠資源豐富，價廉易得，運行費

39、用比改良ADA低。（2）基本上無硫堵塔的問題。（3）栲膠既是氧化劑又是釩的配合劑，溶液的組成比改良ADA法簡單。（4）栲膠脫硫液腐蝕性小。（5）栲膠需要熟化預處理，栲膠質(zhì)量及其配制方法得當與否是決定栲膠法使用效果的主要因素。</p><p>　　2.3 栲膠法脫硫工藝</p><p>　　2.3.1栲膠的組成及性質(zhì)</p><p>　　栲膠是由植物的果皮、葉和干的

40、水淬液熬制而成。主要成分是丹寧，由于來源不同，丹寧組分也不同，但都是化學結(jié)構(gòu)十分復雜的多羥基芳香烴化合物組成，具有酚式或醌式結(jié)構(gòu)。多元酚的羥基受電子云的影響，間位羥基比較穩(wěn)定，而連位或鄰位羥基則很活潑，容易被空氣中的氧氧化。用于脫硫的栲膠屬于水解類熱溶栲膠，在堿性溶液中更容易氧化成醌類；已氧化的栲膠在還原過程中氧取代基又被還原為羥基。</p><p>　　2.3.2  栲膠法脫硫基本原理

41、 栲膠是由許多結(jié)構(gòu)相似的酚類衍生物組成的復雜混合物，商品栲膠中主要含有丹寧及水不溶物等，由于栲膠含有較多、較活潑的羥基，所以在脫硫過程中起著載氧的作用。栲膠的分子式為C14H10O9，即：(HO)3C6H2CO2C6H2(OH)2CO2H，是兩個沒食子酸縮合的產(chǎn)物。栲膠中的丹寧物質(zhì)經(jīng)過堿性降解生成聚酚類物質(zhì)，利用分子中的酚羥基進行氧化還原。丹寧分子中所含有的羥基對于金屬離子具有一定的絡合作用，在脫硫過程中既是催化劑又是絡合劑，可以有效

42、防止釩沉淀損失[14]。(1)用堿溶液吸收H2S，H2S從氣相轉(zhuǎn)移到液相Na2CO3＋H2S＝NaHCO3＋NaHS(2)液相H2S電離生成和參考經(jīng)驗值，pH值8～9時溶液中［H2S］、［］、［］如表2.3</p><p>　　表2.3 溶液PH值和離子含量</p><p>　　可見，常規(guī)脫硫液（pH值8.5～9.2）中的硫的主要存在形式是HS－。</p><p

43、>　　(3)用析硫催化劑氧化HS－生成單質(zhì)硫，催化劑由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)而失去氧化能力2NaHS＋4NaV＋O＝＋4NaOH＋2S(4)利用載氧催化劑氧化析硫催化劑使其獲得再生，載氧催化劑由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)而失去活性＋2TQ＋2NaOH＋＝4NaV＋2THQ(5)利用空氣中的氧氧化載氧催化劑使其由還原態(tài)變噢氧化態(tài)獲得再生4THQ＋＝4TQ＋2此外 ,在生產(chǎn)中還有生成硫代硫酸鈉的副反應: </p><p

44、>　　2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O</p><p>　　2Na2S2O3 + 3O2 = 2Na2SO4 + 2SO2</p><p>　　4H2O2+2NaHS＝5H2O+Na2S2O3 </p><p>　　2NaOH+Na2S2O3+4H2O2＝2Na2SO4+5

45、H2O</p><p>　　(6)生成的單質(zhì)硫在空氣氧化載氧催化劑的過程中在氧化再生槽被空氣浮選分離，硫泡沫經(jīng)過戈爾薄膜液體過濾器或熔硫釜加工成硫磺。堿性水溶液吸收H2S反應是氣液接觸瞬間即可完成，屬于擴散控制，而HS－被氧化成單質(zhì)硫的反應速度則慢得多。2.3.3 工藝流程  （1）吸收 用脫硫液吸收氣體囊的H2S，因氣液流向的不同有并流和逆流之分。目前栲膠脫硫大多數(shù)采用

46、填料塔氣液逆流接觸吸收。一般噢堿性栲膠脫硫溶液從塔上部進入，而含硫氣體從塔的下部進入，通過塔內(nèi)填料氣液逆流接觸，達到傳質(zhì)過程，使H2S由氣相轉(zhuǎn)移到液相，電離生成      H＋和HS－。（2） 再生 傳統(tǒng)意義上的再生是指H2S轉(zhuǎn)化為S的過程，判斷再生過程好壞的指標是液相H2S含量，其實析硫只是溶液再生的一個部分，而析硫反應是跟隨吸收之后立即開始的。有人做過測定，濕式氧化法脫硫，

47、塔中析硫量占過程總析硫量的75％左右，在氧化再生槽中進行的主要是載氧催化劑的再生和浮選過程。再生效果的好壞，主要以高價金屬與低價金屬的比值或以溶液的電位值的高低來判定。再生流程也有并流和逆流之分，早期的再生裝置是高徑比很大的塔，脫硫后的富液與壓縮空氣</p><p>　　2.3.4優(yōu)化脫硫操作</p><p>　?。?）應使溶液再生良好，盡量減少副反應，減少等副產(chǎn)物的生成，同時要保證溶液

48、中有適量的釩酸鹽，力求防止氧化過度及空氣與溶液接觸時間過長，以盡量減少的大量生成。溶液中含量應嚴格控制在40g/L以下，越低越好。（2）應保證溶液組分含量適宜，使析硫顆粒較大，便于分離，并加強過濾以盡量降低溶液中的懸浮硫，減少設備積硫。（3）對于易積硫的設備及管道，應適時進行定期排放，防止硫沉積。（4）盡量減少[]的帶入。（5）對于易發(fā)生嚴重腐蝕的設備，如再生槽，最好能夠在內(nèi)部做不銹鋼襯里，防止此重要設備因腐蝕而影響生產(chǎn)。<

49、;/p><p><b>　　3分離器的設計計算</b></p><p><b>　　3.1分離原理</b></p><p>　　3.1.1分離原理的種類：（1）利用組分質(zhì)量（重量）不同對混合物進行分離（2）利用分散系粒子大小不同對混合物進行分離</p><p>　　3.1.2分離方法及優(yōu)缺點<

50、/p><p>　?。?）重力沉降：由于氣體與液體的密度不同，液體在與氣體一起流動時，液體會受到重力的作用，產(chǎn)生一個向下的速度，而氣體仍然朝著原來的方向流動，也就是說液體與氣體在重力場中有分離的傾向，向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過排放管排出。重力沉降的優(yōu)缺點</p><p>　　優(yōu)點：設計簡單 設備制造簡單 阻力小</p><p>　　缺點：分離效率最低

51、 設備體積龐大 占用空間多</p><p>　　它改進的方法只有：設置內(nèi)件，加入其他的分離方法，擴大體積，降低流速，延長企業(yè)混合物在分離器內(nèi)停留的時間。</p><p>　　（2）折流分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動時，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個向前的速度，向前的液體附著在阻擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。</

52、p><p><b>　　折流分離的優(yōu)缺點</b></p><p>　　優(yōu)點：分離效率比重力沉降高、體積比重力沉降減少很多，所以折流分離結(jié)構(gòu)可以再高壓力容器內(nèi)、工作穩(wěn)定</p><p>　　缺點：分離負荷范圍窄，超過企業(yè)混合物規(guī)定流速后，分離效率急劇下降、阻力比重力沉降大。</p><p>　?。?）離心力分離：由于氣體與液體

53、的密度不同，液體與氣體混合一起旋轉(zhuǎn)流動時，液體受到的離心力大于氣體，所以液體有離心分離的傾向，液體附著在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。離心分離的優(yōu)缺點</p><p>　　優(yōu)點：分離效率比重力沉降高、體積比重力沉降減少很多，所以</p><p>　　（4）絲網(wǎng)分離：由于氣體與液體的微粒大小不同，液體與氣體混合一起流動時，如果必須通過絲網(wǎng)，就象過篩一樣，氣體通過了

54、，而液體被攔截而留在絲網(wǎng)上，并在重力的作用下下流至分離器底部排出。。絲網(wǎng)分離器的優(yōu)點：分離效率比填料分離高、結(jié)構(gòu)簡單，只需要制作一個絲網(wǎng)固定裝置、體積比填料分離小</p><p>　　缺點：分離負荷范圍很窄，工作不穩(wěn)定，很容易帶液體，很容易堵塞，絲網(wǎng)的目數(shù)以及材質(zhì)選擇很重要。</p><p><b>　　改進方法</b></p><p>　　

55、絲網(wǎng)的目數(shù)不同，其分離性能不同，但不管哪種絲網(wǎng)，都很容易被固體雜質(zhì)堵塞，因為連液體下流都很慢，固體雜質(zhì)在某個位置堵塞就很正常了</p><p>　　絲網(wǎng)的材質(zhì)不同，其分離性能不同，主要原因跟液體潤濕性能有關，如果這種材質(zhì)能降低液體在其表面的潤濕性能，將有利于液體的下流，一般的絲網(wǎng)其材質(zhì)為普通鋼絲或不銹鋼絲，但不管哪種絲網(wǎng)，都不可能完全解決液體表面潤濕性能的問題。</p><p><b

56、>　　如何改進呢？</b></p><p>　　對絲網(wǎng)的目數(shù)以及材質(zhì)重新進行選擇</p><p>　?。?）超濾分離：由于氣體與液體的微粒大小不同，液體與氣體混合一起流動時，如果必須通過微孔過濾，就象過篩一樣，氣體通過了，而液體被攔截而留在微孔過濾器上，并在重力的作用下下流至分離器底部排出。微孔過濾分離器的篩分作用是真正意義上的篩分，其微孔直徑一般在50微米以下，也就是說

57、大于它微孔直徑的液體微粒不能通過。當然其分離機理比較復雜，由于其屬于微觀過程，所以需要深入研究。微孔過濾分離器的阻擋收集表面積在單位體積內(nèi)極大，折流次數(shù)和篩分次數(shù)在單位體積內(nèi)比絲網(wǎng)更多。</p><p><b>　　微孔過濾分離的優(yōu)點</b></p><p>　　分離效率極高。結(jié)構(gòu)簡單，只需制作一個微孔過濾器固定裝置。體積比絲網(wǎng)分離器小缺點</p>&

58、lt;p>　　分離負荷范圍極窄，超過氣液混合物規(guī)定流速或者液氣比后，分離效率急劇下降</p><p>　　超過氣液混合物規(guī)定流速或者液氣比后，而且容易發(fā)生液阻現(xiàn)象，阻力急劇上升。</p><p>　　阻力比普通的折流分離器或普通的離心分離器大。工作極不穩(wěn)定　，很容易帶液。</p><p>　　極易堵。微孔過濾器的種類以及材質(zhì)選擇很重要。　</p>

59、<p>　?。?）填料分離：由于氣體與液體的密度不同，液體與氣體混合一起流動時，如果遇到阻擋，氣體會折流而走，而液體由于慣性，繼續(xù)有一個向前的速度，向前的液體附著在阻擋填料表面上由于重力的作用向下匯集到一起，通過排放管排出。</p><p><b>　　填料分離的缺點</b></p><p>　　分離負荷范圍更窄，超過氣液混合物規(guī)定流速或者液氣比后，分離

60、效率急劇下降。</p><p>　　阻力比普通的折流分離器或普通的離心分離器大。工作較不穩(wěn)定　，容易帶液填料易碎。填料易堵。填料的選擇很重要。　</p><p><b>　　優(yōu)點</b></p><p>　　分離效率比普通的折流分離或普通的離心分離高。結(jié)構(gòu)簡單，只需制作一個填料架。</p><p>　　體積比普通的折流分

61、離器或普通的離心分離器小。</p><p>　　3.2 氣液分離技術(shù)設備進展</p><p>　　氣液分離技術(shù)是從氣流中分離出霧滴或液滴的技術(shù)。 該技術(shù)廣泛的應用于石油、 化工、( 如合成氨、 硝酸、甲醇生產(chǎn)中原料氣的凈化分離及加氫裝置重復使用的循環(huán)氫氣脫硫) , 天然氣的開采、 儲運及深加工, 柴油加氫尾氣回收, 濕法脫硫, 煙氣余熱利用, 濕法除塵及發(fā)酵工程等工藝過程, 用于分離清除有

62、害物質(zhì)或高效回收有用物質(zhì)。 氣液分離技術(shù)的機理有重力沉降、 慣性碰撞、 離心分離、 靜電吸引、 擴散等, 依據(jù)這些機理已經(jīng)研制出許多實用的氣液分離器, 如重力沉降器、 慣性分離器、 纖維過濾分離器、 旋流分離器等。</p><p>　　3.2.1重力沉降分離</p><p>　　氣液重力沉降分離是利用氣液兩相的密度差實現(xiàn)兩相的重力分離, 即液滴所受重力大于其氣體的浮力時, 液滴將從氣相中沉

63、降出來, 而被分離。</p><p>　　圖3.1 立式和臥式重力沉降氣液分離器簡圖</p><p>　　重力沉降分離器一般有立式和臥式 ( 圖 1) 兩類,它結(jié)構(gòu)簡單、 制造方便、 操作彈性大, 但是, 需要較長的停留時間, 因此分離器體積大, 笨重, 投資高, 分離效果差, 只能分離較大液滴, 其分離液滴的極限值通常為100μm , 主要用于地面天然氣開采集輸。經(jīng)過幾十年的發(fā)展, 該

64、項技術(shù)已基本成熟。 當前研究的重點是研制高效的內(nèi)部填料以提高其分離效率。此類分離器的設計關鍵在于確定液滴的沉降速度, 然后確定分離器的直徑[15]。</p><p><b>　　3.2.2慣性分離</b></p><p>　　氣液慣性分離是運用氣流急速轉(zhuǎn)向或沖向檔板后再急速轉(zhuǎn)向, 使液滴運動軌跡與氣流不同而達到分離。此類分離器主要指波紋 ( 折) 板式除霧 ( 沫)

65、器, 它結(jié)構(gòu)簡單、 處理量大, 氣速度一般在 15～ 25 m/s, 但阻力偏大, 且在氣體出口處有較大吸力造成二次夾帶, 對于粒徑小于 25 μm 的液滴分離效果較差[3], 不適于一些要求較高的場合。其除液元件是一組金屬波紋板, 如圖 2 所示, 波紋板間形成 “Z” 字形氣流通道。其性能指標主要有： 液滴去除率、壓降和最大允許氣流量(不發(fā)生再夾帶時), 還要考慮是否易發(fā)生污垢堵塞。因為液滴去除的物理機理是慣性碰撞, 所以液滴去除率

66、主要受液滴自身慣性的影響。它通常用于：① 濕法煙氣脫硫系統(tǒng), 設在煙氣出口處, 保證脫硫塔出口處的氣流不夾帶液滴; ② 塔設備中, 去除離開精餾、吸收、解吸等塔設備的氣相中的液滴, 保證控制排放、溶劑回收、精制產(chǎn)品和保護設備。</p><p>　　三角形波形板 三角形帶勾波形板</p><p>　　梯形波形板 圓形帶勾波形板</p>&l

67、t;p>　　圖3.2 除霧（沫）器常見板型</p><p>　　2000 年徐君嶺等對圖 2 ( a) 所示的折板分離器進行了數(shù)值模擬, 分析得到液滴運動軌道主要集中在上坡拐道的下壁面與下坡拐道的上壁面, 當液滴直徑大于 50 μm 時, 分離效果明顯?，F(xiàn)在波紋板除霧器的分離理論和數(shù)學模型已經(jīng)基本成熟, 對其研究集中在結(jié)構(gòu)優(yōu)化及操作參數(shù)方面來提高脫液效率。2005 年楊柳等對除霧器葉片形式作了比較, 發(fā)現(xiàn)弧

68、形葉片 ( 如圖 3) 與折板形葉片的除霧效率相近, 但弧形除霧器的壓降明顯小于折板形的, 故弧形葉片除霧器的綜合性能比折板式除霧器要好。</p><p><b>　　圖3.3 弧形葉片</b></p><p><b>　　3.2.3過濾分離</b></p><p>　　通過過濾介質(zhì)將氣體中的液滴分離出來的分離方法即為過濾

69、分離。其核心部件是濾芯, 以金屬絲網(wǎng) ( 圖4) 和玻璃纖維較佳。氣體流過絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)時, 大于絲網(wǎng)孔徑的液滴將被攔截而分離出來。 若液滴直接撞擊絲網(wǎng),它們也將被攔截。直接攔截可以收集一定數(shù)量比其孔徑小的顆粒, 除液滴直接撞擊絲網(wǎng)外, 還有以下因素[6]:①從某個方向看, 大多數(shù)非常小的懸浮液滴的形狀都是不規(guī)則的, 它們可以橋接在孔上;②如果2 個或多個顆粒同時投向 1 個孔時, 也會產(chǎn)生橋接現(xiàn)象;③1個液滴一旦被 1 個孔攔截下來, 則這

70、個孔至少會被局部阻塞, 就可以將粒徑更小的液滴分隔出來。</p><p><b>　　圖3.4 金屬絲網(wǎng)</b></p><p>　　過濾型氣液分離器具有高效、可有效分離 0.1～ 10μm 范圍小粒子等優(yōu)點, 但當氣速增大時, 氣體中液滴夾帶量增加; 甚至, 使填料起不到分離作用, 而無法進行正常生產(chǎn); 另外, 金屬絲網(wǎng)存在清洗困難的問題。故其運行成本較高, 現(xiàn)主要

71、用于合成氨原料氣凈化除油、天然氣凈化及回收凝析油以及柴油加氫尾處理等場合。對絲網(wǎng)的研究由 York 和 Poppele 開始于上世紀五六十年代, Robinson 和 Homblin[16]的試驗結(jié)果表明:在達到相同的分離效果的情況下, 絲網(wǎng)除霧器相比旋風分離器、纖維絲床、葉片式慣性分離器著最低的總壓損失。 </p><p>　　20

72、06 年史永紅對絲網(wǎng)氣液分離器的分離機理進行了詳細分析, 并給出了能定量分析各種分離機理對分離的貢獻的分離效率和壓降計算公式。</p><p><b>　　3.2.4離心分離</b></p><p>　　氣液離心分離主要指是氣液旋流分離, 是利用離心力來分離氣流中的液滴, 因離心力能達到重力數(shù)十倍甚至更多, 故它比重力分離具有更高的效率。雖沒有過濾分離效率高, 但因其

73、具有存留時間短、設備體積及占地面積小、易安裝、 操作靈活、運行穩(wěn)定連續(xù)、無易損</p><p>　　件、維護方便等特點, 成為研究最多的氣液分離方式。其主要結(jié)構(gòu)類型有管柱式、 螺旋式、 旋流板式、 軸流式等。</p><p>　　3.3幾種分離器設備的介紹</p><p>　　3.3.1 管柱式旋流氣液分離器 ( GLCC)</p><p>

74、　　1995 年 Kouba等將 GLCC ( 圖 5) 用于多相流量計環(huán), 經(jīng)過 GLCC分離后的氣液兩相分別用單相流量計計量, 然后再合并, 避免了多相流測量中的問題;GLCC在地面和海上油氣分離、井下分離、便攜式試井設備、油氣泵、多相流量計、天然氣輸送以及火炬氣洗滌等具有巨大的潛在應用。</p><p>　　2002 年曹學文[17]等在氣液兩相旋流分析的基礎上, 建立了包括了入口分離模型、漩渦模型、氣泡及

75、液滴軌跡模型的預測分離性能的機理模型, 依據(jù)該模型,提出了管柱式旋流分離器工藝設計技術(shù)指標和工藝設計步驟。</p><p>　　圖3.5 GLCC分離器結(jié)構(gòu)</p><p>　　管柱式旋流分離器, 在歐美陸上及海上油氣田開發(fā)中已有多個成功應用的實例。3.3.2螺旋片導流式氣液分離器 ( CS)</p><p>　　1996 年 Franca[18] 等研制了螺旋片導

76、流式氣液旋流分離器, 直接在井口將氣液進行分離, 增加了采油回收率, 分離后的氣體和液體用不同的管道輸送各相, 降低了多相流輸送時易出現(xiàn)的斷續(xù)流、堵塞和沉積等典型問題。它主要用于石油天然氣開采中的油氣、氣液分離, 壓縮空氣的凈化處理, 航空宇宙中的氦氣分離。尤其在海上、偏遠地區(qū)油井及遠距離油氣輸送方面具有較廣泛的前景。</p><p>　　2004 年周幗彥[19]等用計算流體力學方法, 分別對螺距和螺旋個數(shù)各不

77、相同的 9 個螺旋結(jié)構(gòu)流場進行數(shù)值模擬, 通過分析螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)對壓降的不同影響, 在達西公式的基礎上擬合出壓降的簡化計算公式, 為工程設計提供了一種較準確的設計方法。</p><p>　　3.3.3 旋流板式氣液分離器</p><p>　　圖3.6 旋流板式氣液分離器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　旋流板式氣液分離器的主體為一圓柱形筒體,上部和下部均有一段錐體, 如

78、圖 6 所示。 在筒體中部放置的錐形旋流板是除液的關鍵部件。旋流板由許多按一定仰角傾斜的葉片放置一圈, 當氣流穿過葉片間隙時就成為旋轉(zhuǎn)氣流, 氣流中夾帶的液滴在慣性的作用下以一定的仰角射出而被甩向外側(cè), 匯集流到溢流槽內(nèi), 從而達到氣液分離的目的。其中, 葉片數(shù)量、仰角 α和徑向角 β是旋流板的 3 個重要參數(shù)。該設備一般可分離氣體中 5~75 μm直徑的液滴。其優(yōu)點是壓力降小, 不易堵塞; 其缺點是調(diào)節(jié)比小, 氣體流量減小時, 分離效

79、率顯著下降。</p><p>　　3.3.4 軸流式氣液旋流分離器</p><p>　　軸流式氣液旋流分離器 ( 見圖 ) 與切向入口式旋流器的相比其離心力是靠導向葉片產(chǎn)生的, 從而使旋轉(zhuǎn)流保持穩(wěn)定, 并有助于維持層流特性, 且阻力損失較小。另外, 此分離器結(jié)構(gòu)簡單、過流面積大, 中間流道的連接和管柱整體結(jié)構(gòu)形式簡單, 能夠與常規(guī)坐封工藝和起下作業(yè)工藝吻合, 顯著降低了加工制造難度和加工成

80、本及現(xiàn)場操作技術(shù)難度, 適宜于井下狹長空間環(huán)境的安裝操作, 是用于井下氣液分離的理想分離設備。</p><p>　　2007 年中國石油大學多相流實驗室研制了 100mm軸流式氣液旋流分離器, 并進行了性能試驗試驗過程中發(fā)現(xiàn), 短路流和二次流夾帶對于分離器的分離效率影響較大, 采用合理的溢流管結(jié)構(gòu)形式可以減少短路流和二次流夾帶, 提高分離效率。</p><p>　　圖3.7 軸流式氣液旋流

81、分離器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　3.3.5組合應用實例</p><p>　　圖 8 所示的液體分離裝置[20], 是在現(xiàn)有的慣性分離方法的基礎上, 在慣性分離的鋼性壁的內(nèi)壁與慣性分離發(fā)生器之間的合適位置設有防止液滴破碎的絲網(wǎng)狀可透絲網(wǎng)柔性層, 利用絲網(wǎng)使液速降低和對液滴的捕捉收集能力, 并通過氣體和液體透過絲網(wǎng)柔性層的多次折流提高分離效率。這樣①可以避免液滴直接碰到剛性壁上而破碎;②

82、由于絲網(wǎng)(或類似物)使透過的氣速降低也可減少液滴相互碰撞而破碎, 并可順利著壁;③由于絲網(wǎng)(或類似物)具有一定的捕捉收集能力, 從而減少液滴被帶走。 此為離心分離、 慣性分離和過濾分離的組合應用。</p><p>　　2006 年西南石油大學發(fā)明的一種天然氣脫硫脫水凈化裝置[19]如圖 9, 主要由天然氣管道、 溶劑儲罐、 位于天然氣管道上的霧化噴射泵和氣液分離器組成, 它可直接安裝在天然氣集輸管線上, 利用溶劑

83、儲罐的高度差、溶劑儲罐與霧化噴射泵之間的壓力差以及溶劑自身重力, 將溶劑注入到天然氣集輸管線中, 省去了吸收塔、閃蒸罐、換熱器等多個設備, 控制容易、操作和維護方便, 無需電能, 尤其適合偏僻邊遠單井生產(chǎn)的天然氣的凈化處理。</p><p>　　圖3.8 設有可透絲網(wǎng)柔性層的氣液分離器</p><p>　　1，剛性分離壁；2，可透性柔性層</p><p>　　3，液

84、體慣性分離發(fā)生器；4，進料管</p><p>　　圖3.9 一種天然氣脫硫脫水凈化裝置</p><p>　　1，天然氣管道；2，放空口；3，壓力表口；4，溶劑儲罐；</p><p>　　5，排污口；6，過濾器；7，氣液分離器；8，凝結(jié)過濾器</p><p>　　3.4立式重力分離器的設計計算</p><p>　　煤氣的

85、組成如下表3.1</p><p>　　表3.1 煤氣的組成</p><p><b>　　基礎數(shù)據(jù)的計算</b></p><p>　　①煤氣的平均式量M=22.73%=21.96</p><p>　?、诿簹獾拿芏萈M/RT=4.6521.96/[(273.15+35)8.314]=3.99Kg/</p>&l

86、t;p>　?、勖簹赓|(zhì)量流量=32=41666.67 Kg/h</p><p>　?、芤后w質(zhì)量流量=47.1731813.28=85537.9 Kg/h</p><p><b>　?、菝摿蛞好芏扔嬎?lt;/b></p><p>　　用公式=999.9720.4+12999.972+999.9720.60.4=1813.28（Kg/）</p

87、><p>　　脫硫液入塔時的溫度=</p><p>　　1.0641-0.0004461048490 Kg/</p><p>　　液體的粘度14.6pa</p><p>　　脫硫液出塔時的溫度35</p><p>　　3.4.1絲網(wǎng)自由橫截面積上的氣體流速(uG)計算</p><p>　?、儆捎诿簹?/p>

88、中的液體夾帶量很少，所以選用下面的方法計算氣速</p><p>　　假定兩相中的液體全部被絲網(wǎng)截住，通過本方法求得氣體流速。絲網(wǎng)自由橫截面積上的氣體流速(uG)</p><p>　　cm （3-1）</p><p>　　其中

89、 （3-2）</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　c安全系數(shù)，取0.70.9</p><p>　　ｍ校正系數(shù)，由和由附錄1查得</p><p>　　工作溫度下液體表面張力，N/m，烴類的可按式（3-3）計算；</p><p>

90、;<b>　　（3-3）</b></p><p><b>　　臨界流速，m/s；</b></p><p><b>　　液體粘度，pa；</b></p><p><b>　　絲網(wǎng)空隙率</b></p><p><b>　　絲網(wǎng)比表面積。</b

91、></p><p>　　=1.07/1.04=1.03 /=/72.8=226.5</p><p>　?、趯?代入公式（3-3）得到=16.50</p><p>　　查由附錄1 和圖得表得到m為2.3 </p><p>　　M

92、 （3-4）</p><p>　　將 代入公式（3-4）得到M=0.00001</p><p>　?、郛擬0.00001時 N為0.7 代入公式（3-2）得到</p><p><b>　　=0.5m/s</b></p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2；</p><

93、p>　　σH2O(20℃)——20℃水的表面張力，72.8×10-3N/m；</p><p>　　ρL、ρG——分別為液體和氣體的密度，kg/m3；</p><p>　　ML——液體分子量。</p><p>　　N 系數(shù)，由M圖附錄2查得（當M0.00001時，取N0.7進行計算）</p><p>　　ΔWL——進出絲網(wǎng)的液體

94、流量之差，kg/h；</p><p>　　WG——氣體質(zhì)量流量，kg/h。</p><p>　　3.4.2 絲網(wǎng)直徑</p><p>　　由式(3-1)求得的uG，按式(3-5)求DG：</p><p>　　=0.0188 （3-5）&l

95、t;/p><p><b>　　式中</b></p><p>　　uG 絲網(wǎng)自由截面積上的流速，m/s; </p><p>　　DG 絲網(wǎng)直徑，m/s;</p><p><b>　　其余符號意義同前</b></p><p>　　由于安裝的原因如支撐環(huán)約為50/7010m

96、m，容器直徑須比絲網(wǎng)直徑至少大100mm，</p><p>　　由圖2.5.1-2可以快速求出絲網(wǎng)直徑（DG）</p><p>　　將 代入公式（3-5） 得到2.15m</p><p>　　3.4.3 高度計算</p><p>　　容器高度分為氣體空間高度和液體空間高度（指的是設備的圓柱體部分）。低液位和高液位之間的距離由式3.2.2-2

97、計算</p><p>　　= （3-6）</p><p>　　將=47.173 t=6 D=2.15 代入公式（3-6）得到=1.3m</p><p><b>　　式中</b></p><p><b>

98、;　　D 容器直徑，m；</b></p><p><b>　　液體流量，；</b></p><p>　　t 停留時間，min；</p><p>　　低液位和高液位之間的距離，m；</p><p>　　液體的停留時間以分計是用鄰近控制點之間的停留時間來表示的，停留時間應該根據(jù)工藝操作要求確定。</p&g

99、t;<p>　　氣體空間高度的尺寸見附錄2所示。絲網(wǎng)直徑與容器直徑有很大差別時，尺寸數(shù)據(jù)要從分離的角度來確定。</p><p>　　3.4.4 接管直徑</p><p><b>　　①入口接管</b></p><p>　　兩相混合同物的入口接管的直徑應符合式要求：</p><p>　　ρG u 2GL &l

100、t; 1500Pa （3-7）</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　uGL——接管內(nèi)兩相流速，m/s；</p><p>　　ρG——氣相密度，kg/m3;</p><p><b>　　由此導

101、出</b></p><p>　　D P > 3.02 ×10?3×(VL +VG ) 0.5×ρG 0.25 (3-8) </p><p><b>　　式中</b></p><p&g

102、t;　　DP——接管直徑，m；</p><p>　　VL——液體體積流量，m3/h；</p><p>　　VG——氣體體積流量，m3/h；</p><p><b>　　0.32</b></p><p><b>　　②出口接管</b></p><p>　　d=

103、 （3-9）</p><p>　　液體出口管==0.4m</p><p>　　氣體出口接管=0.86m</p><p>　　選用DP =0.35m 兩相進口流速=氣相出口流速</p><p>　　U=4.07m/s 液體出口選用DN400 U=

104、1.41m/s</p><p>　　3.4.5 封頭的設計</p><p>　　封頭采用標準橢圓封頭，材料為16MnR，當厚度為（616）mm時，[]=170Mpa，當厚度為（616）mm時，[]=163Mpa，橢圓形狀系數(shù)k=[2+]=1，橢圓的厚度==1.17mm，根據(jù)有關公式及文獻參考，設計壁厚=+=1.17+2=3.17mm，再加上2mm的腐蝕余量，名義厚度至少應取5mm，又由鋼材

105、標準規(guī)格，名義厚度應取6mm。</p><p>　　3.5離心式旋流分離器的設計計算</p><p>　　3.5.1旋風式分離器簡介</p><p>　　常見的旋風式分離器的一般結(jié)構(gòu)如圖3.10所示：兩相流的混合氣體從進氣管進入分離器內(nèi)部，在簡體內(nèi)按照流道形成初步的旋風流，到達錐體時由于錐體角度的變化使兩相旋風流加速，根據(jù)不同密度的組分產(chǎn)生的加速度不同形成速度差，重

106、組分加速快而輕組分加速慢。由于旋渦所產(chǎn)生的負壓效應，在分離器內(nèi)部中心區(qū)域產(chǎn)生一個向上吸的負壓區(qū)域，將兩相混合流中的輕組分引導向上運動，進而從排氣管排出，而密度較大的重組分則按照螺旋軌跡向下流動，從下料管排出。</p><p>　　圖3.10 旋風分離器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.5.2旋風分離器分離機理及主要影響因子</p><p>　　雖然旋風分離器的結(jié)構(gòu)簡單

107、，但其中氣流的運動非常復雜。含塵氣流以切線方向進入分離器內(nèi)，由于分離器的阻力或內(nèi)部空間較大，致使進入環(huán)形空間的氣流速度比入口速度小，氣流向下擴展做向下的旋轉(zhuǎn)運動。氣流旋轉(zhuǎn)一周后，從入口氣流的下方甚至內(nèi)部通過，斜向收到入口氣流上，導致入口進氣偏向筒壁而產(chǎn)生所謂的壓縮現(xiàn)象、并與入口氣流混合形成紊流。由于壓縮作用，入口進氣往往收縮到只有入口寬度的一半左右，使其速度大大增加，壁面摩擦力增大，同時使氣流在旋風筒上部的回轉(zhuǎn)圈數(shù)增多，必然導致壓力損失

108、增加。旋風分離器的壓力損失主要來自兩個方面[21]：(1)內(nèi)渦旋氣流造成的能量損失(包括出口損失)。在旋風分離器內(nèi)，粉塵的分離、濃縮和捕集主要是靠外渦旋氣流消耗的能量，屬有效耗能，內(nèi)渦旋氣流對粉塵的分離捕集作用不大。內(nèi)渦旋氣流造成的能量損失，除了內(nèi)渦旋軸向氣流速度梯度不同造成的內(nèi)摩擦損失以及排出口連接管段內(nèi)氣流旋轉(zhuǎn)造成的摩擦損失外，主要是由于內(nèi)渦旋造成的向外的徑向速度，與外渦旋造成的向內(nèi)的徑向速度相互干擾，形成了內(nèi)、外渦旋場的摻混、碰撞

109、和摩擦損失。而由以前學者的研究可知，渦旋運動在整個旋風中引起一個負壓區(qū)，并且最低壓力在軸上。理論</p><p>　　旋風分離器的壓力損失數(shù)學模型應包括：(1)氣流在進口管的摩擦損失；(2)氣流進入旋風分離器時，由于氣流的膨脹造成的能量損失；(3)氣流在旋風分離器中與器壁摩擦而損失的能量；(4)氣流在旋風分離器中旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的動能損失；(5)排氣管內(nèi)摩擦損失和做旋轉(zhuǎn)運動時比直線運動所增加的摩擦損失；(6)排氣管內(nèi)氣

110、流旋轉(zhuǎn)運動時的動能轉(zhuǎn)化為靜壓能的損失；(7)進口管與排氣管之間的靜壓能的損失。</p><p>　　但是以往的旋流分離器，尤其是應用到氣液分離的旋風分離器主要是應用在處理液體中含有的少量水分，氣液兩相流中主要流體是液體，還沒有專門用于處理天然氣體中含有少量液體的設備。</p><p>　　3.5.3旋風分離器的設計計算</p><p>　　(1) 旋流器的壓力損失計