166. Проект конструкции специального устройства для эффективной сепарации капель в башнях для влажного десульфуризации газа, получаемого на коксовых и доменных печах, предназначенного для предотвращения засорения

В установках по производству коксового и доменного газа десульфуризация газа является одним из ключевых этапов обработки. Поскольку коксовый и доменный газы образуются в условиях отсутствия или ограниченного количества кислорода, сера в них присутствует в основном в виде сульфида водорода и в небольших количествах — в виде карбонильной серы. Для удаления подавляющей части серы из газа обычно используется классический метод влажной десульфурации; оставшуюся незначительную количество серы затем удаляют с помощью сухого метода в специальных устройствах. Поскольку подавляющая часть серы из газа удаляется с помощью башен для влажного десульфуризации, важной проблемой с технической точки зрения для промышленного оборудования является обеспечение стабильной работы устройств, принимающих газ, путем правильного выбора эффективных устройств для удаления капель, предотвращающих их застой в верхней части башни.

В качестве примера приводится детальный анализ проекта специального устройства для эффективной сепарации капель, предназначенного для предотвращения засорения в башне для влажного десульфуризации газа мощностью 50 000 Нм³/ч, с которым мы работали. На приведенном ниже рисунке показан отрывок документа, в котором владелец проекта предписал использование устройств для отделения капель с помощью перьевидных элементов

Сначала приведем краткое описание проекта: Название проекта: Проект по аутсорсингу системы десульфуризации газовой станции мощностью 5*10^4 м³/ч. ★Краткое описание проекта: 1. Максимальная мощность обработки газа на данной станции – 50 000 Нм³/ч. 2. Температура работы: 40°C–45°C. 3. Давление работы: атмосферное. 4. Содержание серы в угле должно составлять не более 1%; сера попадает в газ в виде сульфида водорода в количестве 70%. Следовательно, содержание сульфида водорода в газе будет равно содержанию H2S на входе, то есть 2,1 г/м³. 5. Требуется, чтобы содержание H2S в газе после десульфуризации не превышало 100 мг/м³. 6. Для десульфуризации используется влажный метод. ★Требования к проектному решению: 1. Необходимо повысить степень очистки газа, содержащего серу, при сохранении производственных мощностей. 2. Удовлетворение требований к долгосрочной эксплуатации без засорения колонны и к максимальному снижению сопротивления в системе.

Заказчик в рамках этого проекта для технологии влажного десульфуризации газа выбрал традиционный метод с использованием касторовой камеди. Реагентом для десульфуризации в башне влажной десульфуризации является сульфат титаноцинкокобальта TM-S. Предполагается, что владелец выбрал этот метод в первую очередь из-за таких преимуществ, как простота эксплуатации и низкие затраты на функционирование. Однако это сопровождается серьезными техническими сложностями: на верхней части дымоочистительной башни образуется значительное количество жидкости и серных пены, что затрудняет процесс отделения капель.

Десульфуризация дубильными веществами — это процесс удаления сероводорода из газа с помощью щелочного раствора дубильных веществ; он относится к процессам двойной окислительно-восстановительной реакции. Коричневый клей — это полигидроксильное соединение с фенольной структурой; он является хорошим носителем кислорода, а также способен образовывать комплексы с различными ионами тяжелых металлов. Механизм десульфуризации выглядит следующим образом: (1) Реакция поглощения H2S в щелочном растворе: Na2CO3 + H2S → NaHS + NaHCO3. (2) Реакция NaHS с натрийванадатом, в результате которой образуется натрийтетрагидроксованадат: 2NaHS + 4NaVO3 + H2O → Na2V4O9 + 4NaOH + 2S↓. (3) Окисление Na2V4O9 до натрийванадата: Na2V4O9 + 2 оксиданта + 2NaOH + 2H2O → 4NaVO3 + 2 восстановителя. (4) Окисление восстановителя: восстановитель + O2 → оксидант + H2O. Кроме того, в процессе производства возникает побочная реакция, в результате которой образуется натрийтиосульфат: 2NaHS + 2O2 → Na2S2O3 + H2O. Сера, удаленная с газа с помощью этого метода, остается в рабочей жидкости десульфуризационной башни; она скапливается на поверхности жидкости, что способствует ее уносу газом в виде большого количества капель и пены. Густая серная пленка легко накапливается на внутренних стенках верхней части колонны и на поверхности внутренних элементов, что может даже привести к заблокировке каналов потока газа.

Далее рассмотрим условия работы конструкции башни для десульфуризации, разработку которой уже поручили сторонней организации: Проект конструкции башни для десульфуризации 1. Для десульфуризации используется влажный метод. Башня для десульфуризации представляет собой колонку с наполнителем, которая снижает содержание сероводорода в газе с 2100 мг/м³ до уровня ниже 500 мг/м³. 2. Дегазационная башня имеет конструкцию в виде трубчатой колонны; её диаметр составляет ￠5200 мм, а высота — 28 м. Внутренняя структура колонны с наполнителем выглядит следующим образом: (1) Внутри колонны расположены 2 уровня наполнителя; высота каждого уровня составляет 8 м. Тип наполнителя – регулярный наполнитель. (2) В башне установлены два комплекта дисперсоров жидкости. (3) На входе и выходе газовой фазы предусмотрены разъемы для датчиков разницы давлений, подключаемые к операционной. (4) Как правило, температуру процесса десульфуризации контролируют в диапазоне от 40°C до 45°C.

Мы рассчитали технологические параметры его установки для десульфуризации следующим образом: 1. Скорость потока воздуха в пустой установке составляет 0,6–0,7 м/с. 2. Для десульфуризации выбираются 2 насоса: 2 работающих и 1 резервный. Производительность каждого насоса составляет 400 м3/ч, а высота подъема — 45 м. Емкость раствора для удержания серы соответствует требованию отраслевой практики в размере 0,15 г/л. 3. Соотношение жидкости к газу в десульфуризационной башне и плотность распыления находятся на нижнем уровне допустимых значений в рамках отраслевых стандартов — 10–20 л/м³. Предполагается, что эффективность десульфуризации приближается к верхнему пределу; кроме того, система не обладает достаточной гибкостью для адаптации к колебаниям условий работы.

Что касается оборудования для удаления пены и капель в газовой фазе на верхней части башни для влажного десульфуризации с использованием древесного гуммина, то традиционно используются устройства с низкой стоимостью, имеющие неудовлетворительную конструкцию и характеристики, такие как сетчатые устройства для удаления пены и капель, устройства с наполнителем для этой же цели, а также простые перегородки типа Шевроле. При этом у владельца данного проекта коэффициент соотношения жидкости и газа в дымоочистителе, разработанном сторонней организацией, находится близко к минимальному значению, что затрудняет адаптацию к колебаниям рабочих условий. Как только возникают такие колебания и требуется увеличить коэффициент соотношения жидкости и газа, это неизбежно приводит к увеличению количества жидкости, попадающей в поток газа наверху дымоочистителя ； Кроме того, пленка из серы, находящаяся в рабочей жидкости, легко может быть унесена потоком воздуха в элементы для разделения газа и жидкости. Учитывая эти обстоятельства, владелец пришел к выводу, что отсутствие необходимости в значительных инвестициях в строительство устройств для десульфуризации имеет свои негативные последствия. Использование традиционных устройств для удаления капель, обладающих простой конструкцией и низкой стоимостью, может привести к проблемам в процессе эксплуатации. Поэтому было решено использовать в устройствах для десульфуризации патентованную технологию компании Novae Energy Technologies, предусматривающую использование специальных устройств для разделения капель.

Оборудование с технологией разделения капель с помощью лопастей обладает следующими значительными преимуществами по сравнению с традиционным оборудованием для удаления пены и капель, имеющим более простую конструкцию и характеристики: 1) Благодаря запатентованной технологии разделения капель с помощью лопастей обеспечивается высокая эффективность удаления капель и пены различного размера, находящихся в потоке воздуха; кроме того, возможно достижение высокой степени эффективности – до 99,99% – при удалении капель размером 5–8 микрометров и более. Такие устройства для удаления пены, как сетчатые фильтры, фильтры с наполнителем, простые перегородки типа Шеврона, устройства для удаления пены с использованием высоковольтного статического электричества и устройства с (гиперболическими) вихревыми трубами, из-за серьезных недостатков в технологиях разделения частиц и конструкции внутренних элементов не могут обеспечивать эффективное разделение компонентов в сложных и изменчивых условиях работы. Поэтому профессиональные разработчики и заказчики предпочитают использовать устройства с лопастями, которые обладают более высокими технико-экономическими характеристиками. 2. Оборудование с патентованной технологией разделения перьевых лопастей обладает большей гибкостью в работе в сложных и изменчивых условиях; диапазон её гибкости составляет 15%~130%. Что касается таких устройств для удаления пены, как сетчатые фильтры, фильтры с наполнителем, простые перегородки типа Шеврон, устройства для удаления пены с использованием высоковольтного статического электричества и устройства с (гиперболическими) циклонными трубами, то их предельный уровень рабочей эффективности составляет 110%. Из-за значительных колебаний условий работы происходит перегрузка, что приводит к возникновению проблем вроде «перелива жидкости» и «всплесков жидкости», а также к тому, что большое количество капель, пены и частиц пыли попадает в отработанные газы, что приводит к их значительному загрязнению. 3. Оборудование с патентованной технологией разделения лопастей обеспечивает стабильную работу при очень длительном времени службы и низком падении давления; при нормальных условиях работы падение давления не превышает 500 Па. Это обусловлено принципом разделения листочков и структурными преимуществами, что обеспечивает выдающиеся характеристики против засорения, работу при низком давлении, способность к самоочистке за счет потока воздуха, а также возможность стабильной работы в течение длительного времени. Особенно значительны эти преимущества в таких отраслях, как нефтехимия, производство угольных продуктов и добыча нефти и газа, где из-за наличия большого количества растворенных солей и частиц пыли в потоке воздуха возникают проблемы с кристаллизацией веществ и засорением системы. Кроме того, в устройстве для разделения лопастей стандартной опцией является система онлайн-ополаскивания; дополнительной опцией, служащей своего рода третьим уровнем защиты, является возможность использования съемных модулей лопастей. Владелец может выбрать вариант, при котором во время капитального ремонта основной модуль для разделения лопастей вынимается из очистительной башни для очистки вне нее. Это позволяет обеспечить длительную непрерывную работу устройства с высокой эффективностью и при минимальных затратах на техническое обслуживание. Это уникальное оборудование с технологией разделения, которой не могут дотянуться другие виды деэмульгаторов. 4. Оборудование с патентованной технологией разделения перьевых листьев: при одинаковых условиях работы и эффективности разделения его размеры и площадь, занимаемая им, меньше. При одинаковых условиях работы и требованиях к эффективности разделения диаметр и толщина стенок сепаратора с перьевидными лопастями меньше на 30–40% по сравнению с традиционными сепараторами. После технического обновления старых устройств одинакового диаметра их производительность может увеличиться на 1/3 или даже больше, что приносит значительную выгоду в плане расширения мощностей и повышения объема производства. 5. Оборудование с патентованной технологией разделения перьевых лопастей, полностью изготовленное из нержавеющей стали SS316L, способно к нормальной работе в диапазоне температур от -180°C до +520°C при перепадах температур от холодного к горячему воздуху. Оно обладает выдающимися свойствами устойчивости к аварийным условиям, а также к деформации и разрушению. 6. Согласно кривой рабочей нагрузки оборудования с промышленной технологией разделения перьевидных листьев, этот разделитель обеспечивает стабильное падение давления в течение чрезвычайно длительного срока службы, а также стабильную эффективность разделения. Кривая его работы в основном имеет линейный характер, что делает его идеальным выбором для соответствия требованиям системы управления качеством ； Что касается других типов деэмульгаторов, то в начальный период работы нового оборудования падение давления при работе и эффективность разделения жидкостей остаются приемлемыми. Однако с увеличением времени работы происходит усиление засорения, падение давления резко возрастает, а эффективность разделения существенно снижается. В итоге приходится заменять внутренние компоненты оборудования. Кривая его работы имеет множество резких колебаний; это типичная особенность традиционных технических устройств, использование которых должно быть избегаемо согласно требованиям системы управления качеством.

Поскольку наш устройство для отделения капель может быть установлено в пространстве над башней для десульфуризации без необходимости в дополнительном корпусе для этого устройства, это позволяет сократить затраты. Теперь давайте рассмотрим условия разделения газа и жидкости в верхней части башни для десульфуризации: 1. Температура рабочей среды: 40–45℃； 2. Давление в рабочем режиме: 0–5 кПаГ ； 3. Поток газа: 50000 Нм³/ч ； 4. Вязкость в газообразном состоянии: 0,020 цП ； 5. Плотность жидкой фазы: 984,05 кг/м³; 6. Вязкость жидкой фазы: 0,561 цП ； 7. Поверхностное натяжение жидкости: 44,34 дайн/см.

Здесь также необходимо привести информацию о составе газовой фазы над топкой десульфуризационной установки, предоставленную владельцем установки (в %):
Состав угольного газа: H₂, CH₄, CO, N₂, CO₂, C₂H₆, H₂S, H₂O. Процентное содержание: 11,61%, 4,97%, 5,43%, 50,22%, 25,73%, 1,70%, 0,05%, 0,3%

Последнее изменение в этом посте было сделано goldliyang 16.10.2020 в 10:21. На основе параметров процесса разделения газа и жидкости на верхней части установки для десульфуризации, предоставленных владельцем, были выбраны условия работы в экстремальных условиях. С помощью технологии точного динамического разделения и специальной системы проектирования была разработана технология использования специальных устройств для разделения капель в установках для десульфуризации газа с целью предотвращения засорения. Информация о данной технологии следующая: 1. Тип устройства для разделения капель: устройство с лопастями для разделения капель； 2. Модель устройства для сбора капель: NOVEL G50 D-BANK-205/72.5; 3. Модель комплекта внутренних элементов для предварительного распределения и коагуляции: NOVEL G50D ； 4. Модель комплекта внутренних элементов для точной сепарации лопастей: NOVEL G50-D BANK-160/1250; 5. Модель комплекта внутренних элементов, предотвращающих сифонирование и кратковременный отток жидкости: NOVEL G50LD8P ； 6. Модель внутренних компонентов системы гидроразрежения: NOV-100/4-120; 7. Эффективность разделения: 99,99% при размере частиц 6,87 микрона и более ； 8. Падение давления при работе: 0,035 фунта на квадратный дюйм.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 7 апреля 2024 года в 11:11. С помощью собственных технологий точного расчета динамики процессов мы разработали специальные устройства для эффективной очистки от осадков в дымоочистных установках. Подробная информация о этих устройствах приведена ниже:

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 3 марта 2021 года в 09:52. Ниже приведена диаграмма эффективности разделения капель, полученная с помощью системы расчетов и проектирования, разработанной компанией Noval Energy Technology с использованием технологии точной динамики. Эта диаграмма показывает эффективность работы устройства для предотвращения засорения в вышеупомянутых установках для десульфуризации

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 3 марта 2021 года в 09:52. Ниже приведена диаграмма напряжения потока в устройстве для эффективной очистки от осадков, разработанном компанией Novae Energy Technology с использованием технологии точного расчета динамики процессов. Это устройство предназначено для предотвращения засорения в системах для десульфуризации

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 7.4.2024 в 11:11. Привожу ещё одну фотографию элементов системы предотвращения сифонного эффекта, расположенных внизу устройства для отделения капель от перьевидных элементов:

Здесь используется система противодействия сифонному откачиванию жидкости, которая обеспечивает бесперебойную выгрузку даже в тех случаях, когда из-за особых условий работы давление в сепараторе резко повышается — на десятки, сотни или даже больше килопаскалей. Эта система также эффективно предотвращает ситуацию, при которой отделенная жидкость под действием высокого давления может быть снова засосана в поток очищаемого газа, что приводит к повторному заражению оборудования в нижележащих участках трубопроводов.

Для получения дополнительной технической информации о специальных устройствах для эффективного разделения капель в башнях для влажного десульфуризации газа, пожалуйста, заходите на специализированный сайт компании NoWei Energy Technology, посвященный технологиям разделения. Также вы можете обратиться за технической поддержкой непосредственно к компании NoWei Energy Technology.