165-羽根板式分離除霧器を用いた脱硫塔除霧器の技術改良計画

現在、除霧器の構造形態にはどのようなものがありますか？

石油精製、天然ガス、化学工業、冶金、製薬、環境保護などの業界で使用される各種の脱硫塔や吸収塔に搭載される消泡器や除霧器は、構造的には、メッシュ繊維ブロック構造、フィルターエレメント構造、折り返し板構造、旋回流管構造、充填材構造、羽根状分離構造などがある。この技術記事では、羽根付き分離式除霧器を用いて、従来の脱硫塔に設置されている充填材やメッシュ式除泡器の技術をアップグレード・改良した事例について分析・検討しています。

この投稿の事例は、実際には銅陵有色の回転窯で黄鉄鉱を焼成する際に発生する、高濃度の粉塵や硫黄分を含む排ガスを処理するための脱硫塔用の消泡装置の技術改良に関するものです。しかし、発注者は脱硫塔における気液分離技術についてあまり理解しておらず、湖南長沙のある企業にだまされてしまったようです。もちろん、これも近年の低価格入札が発注者にもたらした弊害です。

ここでは、議論のために、この湖南省の企業がオーナーに提供した煙ガス脱硫塔および消泡器の配置図をまず掲載します

粉塵とSOxを多く含む焙煎排ガスは、排ガス入口eから脱硫吸収塔に入り、下から上へとA区域に進入する。A領域は圧延孔板を持つ規則的な波形の充填層で、ここで煙ガスと上から供給される有機アミン吸収液が脱硫吸収を行う。煙はAエリアから上に向かってBエリアに入る。B区は有機アミン液スプレー洗浄エリアで、h管口から噴射される有機アミン液によって再脱硫吸収が行われます。煙はBエリアから上に昇り、Cエリアに入る。Cエリアは脱硫塔の気液分離および消泡・除霧エリアであり、浄化された煙ガスは脱硫吸収塔の上部で気液分離された後、脱硫塔の頂部にある煙ガス出口kから塔外に排出されます。

通常の脱硫吸収塔と異なり、ここにある脱硫塔Cエリアの消泡器には、高さ450～500mmのPPスパンボード充填材と、厚さ150mmのメッシュ式消泡器が備えられている。しかし、変動する運転条件の下では、脱硫塔の上部から排出される煙ガスに多量の有機アミン液が混入し、下流の送気管路内で深刻な液溜まりを引き起こします。これにより煙ガスの排出が妨げられ、運転時の圧力損失が増大し、同時に多くの有機アミン液が失われます。その結果、装置の運転および保守にかかるコストも高くなり続けます。これも、銅陵有色が湖南のこの会社に苦い経験をした後、再び技術的なアップグレードと改革を図ろうとした主な理由です。留意すべきは、どのような気液分離技術や消泡・除霧技術も、いずれも動力学的な分離技術に属し、国内外の多くの企業が経験だけに頼って「大まかに推測したり」「思いつきで判断したり」、あるいは「他の例を真似たりするだけでは、装置に深刻な結果を招くことがある」という点です。

この投稿は、2020年10月20日11時40分にluoli519によって最終的に編集されました。皆さん、この脱硫吸収塔用のフィラー型消泡器およびメッシュ型消泡器の実際の動作状況を見てみましょう。

気相：脱硫処理後の煙ガス
(1) 空気量：30,000～60,000 Nm3/h
(2) 圧力：500 Pa(g)
(3) 温度：40℃
(4) 密度：1.2 kg/Nm3

液相：有機アミン系吸収液
(1) 液体流量：20～30 m3/h
(2) 圧力：500 Pa(g)
(3) 温度：42℃
(4) 密度：1.07 kg/L
(5) 表面張力：70 mN/m
(6) 黒度：0.74 cp

既存の脱硫塔および除泡器の状況補足：脱硫塔の塔径は3500mmで、鋼板内張りはPO材質です。現在、散堆式消泡フィラーは450～500mm、メッシュ式消泡器は1層あたり150mmが設置されている。タワーの図は添付ファイルをご覧ください。ノウェイ・エナジー・テクノロジー社に対し、羽根式分離除霧器を採用して99％の除泡効果を達成し、除泡部の圧損を600Pa未満に抑えることを要求する。

当社が発注者から提供された運転条件データをもとに、NOVEL精密動力学分離技術およびコンフィギュレーション設計システムプラットフォームを用いて開発した上記の脱硫塔用の目詰まり防止用羽根式除霧器の主な技術仕様は以下の通りです：1、除霧器のタイプ：羽根式除霧器； 2、セパレーター型式：NOVEL P4-3900-0.4；3、予備分散凝集内部部品セット型式：NOVEL G50D； 4、精密羽根板式分離内部部品セットの型番：NOVEL P4-D BANK-192/4-30-EDP；5、サイフォン短絡防止用降下内部部品セットの型番：NOVEL G50LD； 6、分離効率：99.9%@8.31ミクロンプラス； 7、運転圧降：0.568kPa。

この投稿は、2024年4月7日11時08分にluoli519によって最終的に編集されました。当社では、NOVELの精密動力学分離技術を用いて、上記の脱硫塔用の詰まり防止用羽根付き除霧器の計算および設計を行いました。その結果が以下の「数値図表」です

羽根付き分離除霧器は、特許技術によって構成された特殊な流体力学的手法を用いて、流体が羽根要素内の多段階の連続式分離ユニット内でより小さな回転半径を持つ渦流を形成し、互いに凝集したりベクトル的に分離したり、表面自由エネルギーを利用して分離が行われます。このように多段階で連続的に分離することにより、最終的に軽い相と重い相を効率的に分離することができます。羽根葉分離技術は、旋回流分離技術に加えて、凝集分離、ベクトル分離技術、および液膜表面の自由エネルギーを利用した捕捉分離技術も含んでおり、適用可能な条件の範囲が大幅に広がっている。

羽葉分離除霧器は、以下のような顕著な技術的特徴を有しています。まず第一に、適用環境の条件において、運転条件への適応範囲が広いという点です！ その理由の一つは、羽根板分離器における軽量部と重量部の分離が複数の技術手法を組み合わせて効果的に行われ、分離動作の性能が運転条件の変動に影響されにくいためです。理由の二つ目は、羽根式分離器が4～6段の分離ユニットを直列に配置しているため、特殊な運転状況によって分離効率が90％まで低下した場合、重相質の漏れ率は10％（つまり100％－90％）となる。漏れ出た重相質が2段目の分離ユニットで再び捕捉された後の漏れ率は10％×10％となり、3段目の分離ユニットでさらに捕捉された後の漏れ率は10％×10％×10％となり、このように続く。4～6級シリアル分離ユニットの内部構造は、運転条件が大きく変動しても「事前」の「構造設定」により、後期の運転条件の逆方向の変動を効果的に防ぎます。羽根板分離器の有効作動範囲は15％～130％、場合によってはそれ以上にも及びます！ 第二に、運転特性：同じ分離効率のもとで、羽根付き分離内部部品セットの運転圧損は0.4kPa以下、場合によってはそれ以下であり、サイクロン分離器の運転圧損の数十分の一に過ぎません！したがって、高圧降下を避けなければならない低圧運転条件、特に常圧条件や真空条件においては、羽根の分離技術を選択することは、非常に優れた技術的選択肢と言える。 第三に、運転特性：気液二相流による「巻き込み」や「逆混合」現象を効果的に回避する。羽根板式除霧器の二相流路は、互いに独立している；また、軽い相と重い相の流体の流れ方向は90°で互いに直交しており、気液二相流間で顕著な「挟み込み」や「逆混合」現象が生じるのを効果的に防ぐ。 第四、運転特性：サイフォン防止型の降液システムを採用しているため、特殊な運転状況によりセパレーターの運転圧力が数十から数百キロパスカル、あるいはそれ以上まで急上昇しても、スムーズに排液が行える。また、分離された液相が高圧差によって「サイフォン作用」を起こし、物質が瞬時に浄化用の気流中に逆流してしまうのを完全に防ぎ、下流の配管や装置に悪影響を及ぼす「二次的な巻き込み」を防ぐ。

この投稿は、2020年9月30日13時23分にluoli519によって最終的に編集されました。下の画像は、ノウェイ・エナジー・テクノロジー社が精密動力学分離技術を用いてシステムプラットフォームの設計・構築を行い、それを洗浄塔内に組み込んで完成させた羽根式分離除霧器の写真です

この投稿は、2024年4月7日11時08分にluoli519によって最終的に編集されました。下の画像は、ノウェイ・エナジー・テクノロジーズ社が精密動力学分離技術を用いてシステムプラットフォームを設計・構築し、製造した抗サイフォン短絡用降液部品の写真です

この投稿は、2021年3月3日09時53分にluoli519によって最終的に編集されました。下の図は、ノウェイ・エネルギー技術社が精密動力学分離技術を用いて計算し、システムプラットフォーム上で設計した、上記の脱硫塔用の目詰まり防止用羽根付き除霧器の「分離効率曲線図」です

この投稿は、2021年3月3日09時53分にluoli519によって最終的に編集されました。下の図は、ノウェイ・エナジー・テクノロジー社が精密動力学分離技術を用いて計算し、システムプラットフォーム上で設計した、上記の脱硫塔用の目詰まり防止用羽根付き除霧器の「運転圧力降下曲線図」です

注意：あらゆる脱泡器や除霧器は動力学的分離器に属し、具体的な装置の運転条件である温度、圧力、気相の組成、流量、粘度、偏心係数、圧縮係数、気相の密度、液相の組成、流量、密度、粘度、表面張力といったデータに基づき、精密な動力学的分離技術を用いた設計プラットフォームによって「一対一」でカスタマイズされて設計されなければなりません。 同じ規模の脱硫塔装置が2セットあっても、その実際の運転状況が全く同じになることはあり得ず、湖南のこれらの企業のように、現在多く存在する非専門的な動力学分離技術を扱う企業が単純に真似をして顧客をだますことはできない。これは正しいやり方ではありません。これが、その脱硫塔の除泡分離器から排出されるガスに液体が混入する主な原因です。

通りかかりました、拝読しました！ いわゆる羽葉分離と葉片式分離の違いは何ですか？