Проект конструкции специального устройства для разделения и удаления тумана с использованием лопастей, предназначенного для использования в установках для алкилирования, нитрирования и других устройствах, работающих при высоких температурах и с наличием разбавленных сильных кислот в отходящих газах

В установках для алкилизации и производства полиамидов на нефтеперерабатывающих предприятиях, где в реакциях участвуют сильные кислоты или их смеси, температура отходящих газов в реакционных единицах часто составляет 100–200°C или даже выше. В этих газах присутствует вода, образующаяся в результате дегидрогенизации, а также сильно коррозионные газы серной и азотной органики. Кроме того, в газах могут содержаться частицы продуктов реакции. В настоящее время для обработки таких выхлопных газов с высокой температурой и сильной коррозионной активностью часто используется метод циклического орошения растворами сильных кислот высокой концентрации; этот процесс позволяет удалять из выхлопных газов газы с сильной коррозионной активностью, кислые капли и частицы, образующиеся в результате реакций. После этого выхлопные газы подвергаются эффективной дезсмогинг-обработке, чтобы соответствовать установленным стандартам.

На нефтеперерабатывающих предприятиях часто имеются установки для восстановления серы и установки для производства кислоты, с помощью которых восстановленная сера окисляется до серной кислоты. Устройства для восстановления серы и устройства для производства кислот выделяют выхлопные газы средней и высокой температуры, обладающие сильной коррозионной активностью. Такие газы обрабатываются путем орошения сильными кислотами; этот метод схож с методом обработки выхлопных газов в устройствах для алкилирования, нитрирования и оксимирования.

У других установок, в которых ситуация с отходящими газами схожа с ситуацией в установках по восстановлению серы, а также в установках по производству кислот, алкилизации и нитрооксимирования, в нефтехимической промышленности имеются ещё такие установки, как установки по производству нитратов, гидрофторной кислоты, хлористоводородной кислоты, фосфорной кислоты, уксусной кислоты и её ангидридов. В промышленности тонкой химии существуют установки по сульфированию, установки по производству ХлО для производства ПВХ и т. д. В текстильной и красильной промышленности используются установки для прямого сушения тканей; ситуация с отходящими газами и способы их обработки во всех этих случаях схожи.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 16.07.2020 в 10:20. Проблема удаления тумана из отходящих газов в циклических установках для промывания и поглощения газов с высокой температурой и высокой коррозионной активностью, а также содержащих кислотный туман, по-прежнему представляет сложность для операторов оборудования и технических руководителей предприятий. Проблемы в основном проявляются в следующем: 1) показатели выбросов выхлопных газов нестабильны; либо уровень сульфидов и нитридов превышает допустимые значения, либо выхлопные газы вызывают образование кислотных дождей, которые разрушают трубопроводы и оборудование в окрестностях, из-за чего всё принимает «желтовато-ржавый» оттенок. 2. Очистители от тумана имеют короткий срок службы из-за коррозии или засорения, что приводит к нестабильной работе процессов удаления пены и тумана; это является основной причиной образования кислых дождей и туманов в выхлопных газах. 3. По отзывам персонала оборудования, при высокой интенсивности работы распылителей в турбине для промывки редкой кислотой удается эффективно контролировать уровень серных и азотных оксидов в отходящих газах. Однако недостаточная производительность дефлагматора приводит к тому, что в отходящих газах появляются капли воды ； При снижении плотности орошения циклической кислотной жидкостью в сточной башне можно контролировать, чтобы выхлопные газы не содержали осадков, однако возникает сигнал тревоги из-за превышения норм по серным и азотным оксидам в выхлопных газах. Операторам это доставляет большие проблемы. 4. Компания также проводила модернизацию устройств для удаления тумана, однако после этого возникли проблемы: повысилось давление во время работы устройства, образовывалось избыточное давление в выхлопных газах, их отвод затруднялся; кроме того, накапливался кислотный туман в выхлопных газах, что иногда приводило к его обратному проникновению внутрь устройства.

При использовании устройств для удаления тумана в башнях для промывки редкой кислотой для обработки отходящих газов с высокой температурой и содержащих сильно коррозионные газы, первоочередной проблемой является безопасность оборудования при воздействии на него коррозионного воздействия кислотных паров при высоких температурах. С точки зрения материала, в настоящее время основными материалами для дефлагматоров являются металлические и неметаллические материалы. В условиях сильно кислой среды при температуре выше 100°C практически все виды металлических материалов с трудом могут долго выдерживать её коррозионное воздействие. С учетом требований к длительной безопасной эксплуатации выбор дефлагматоров из неметаллических материалов станет целесообразным направлением как в настоящее время, так и в будущем.

Последнее изменение в этом посте было сделано luoli519 16.07.2020 в 14:08. Среди существующих типов дефлагматоров, предназначенных для работы в условиях высоких температур и сильной коррозии, можно выделить сетчатые, волоконные, циклонные и лопастные типы. Их можно разделить на две основные категории. Первая категория включает традиционные фильтры для удаления тумана, а именно фильтры с сетчатым и волокнистым разделителями. Вторая категория — это динамические сепаративные туманосниматели, а именно сепараторы на основе циклона и сепараторы с лопастями. В первой большой группе традиционных фильтров-демуфлеров с механизмом блокировки дыма у фильтров с сетчатым разделителем диаметр отдельных нитей обычно немного больше, тогда как у фильтров с волокнистым разделителем диаметр отдельных волокон обычно меньше, но площадь их поверхности больше. Независимо от того, является ли это устройство для удаления тумана на основе разделения волокон или на основе сетчатой структуры, принцип разделения и захвата тяжелых частиц в потоке воздуха у обоих типов устройств одинаков. В обоих случаях используется механизм, при котором волокна создают «сетку» разного размера, что позволяет задерживать частицы; по сути, это похоже на процесс фильтрации воздуха с помощью сита. Частицы тяжелой фазы, размер которых превышает размер «сетки», остаются на поверхности и в глубоких слоях волокон из-за препятствий, в то время как частицы тяжелой фазы, размер которых меньше размера «сетки», перемещаются с потоком воздуха и проникают сквозь внутренние слои. Когда тяжелая фаза, переносимая потоком воздуха, представляет собой частицы, их эквивалентный размер практически не меняется при прохождении через «сетку» внутренних элементов устройства, поэтому их легко можно задержать этими элементами. Однако, когда тяжелая фаза, переносимая потоком воздуха, представляет собой капли жидкости, их эквивалентный размер увеличивается под действием скорости потока при прохождении через «сетку» внутренних элементов конструкции; после прохождения через эти элементы под действием сил замедления потока и поверхностного натяжения капель жидкость возвращается к своему первоначальному, более крупному размеру. Таким образом, такие элементы сепарации, использующие метод перехвата на основе «сетки», обеспечивают высокую эффективность в разделении газа и твердых частиц, но имеют низкую эффективность при разделении газа и жидкости, а также ограниченную возможность регулировки процесса. В ситуациях, когда поток воздуха переносит с собой капли жидкости и твердые частицы, эти частицы эффективно задерживаются на поверхности внутренних элементов аппарата и в их глубоких слоях, что приводит к закупорке каналов потока. С увеличением времени работы все больше каналов становятся заблокированными, в результате чего сопротивление движению воздуха увеличивается. Для выхлопных газов, выбрасываемых в атмосферу, рабочее давление изначально близко к атмосферному давлению ； По мере увеличения сопротивления движению внутренних компонентов происходит затруднение выброса отработанных газов, что приводит к явлению «перегрузки давлением» и «нехватки воздуха». Если в тяжелой фазе упомянутого потока газа присутствуют частицы, при выборе деэмульгатора следует по возможности избегать использования элементов сетчатого или волокнистого типа. Если уже выбраны внутренние компоненты с сетчатым или волокнистым разделителем, необходимо быть готовыми к периодическому техническому обслуживанию и замене. Желательно использовать по одному такому компоненту в рабочем режиме и по одному в резерве, чтобы при засорении компонента можно было незамедлительно осуществить его замену, не нарушая непрерывной работы производственной линии.

Вторая категория — динамические дезсмогеры, в которых процесс разделения осуществляется в основном на основе принципов гидродинамики; по своей сути они отличаются от первой категории традиционных дезсмогеров, работающих на принципе физического блокирования частиц. Поскольку демуфлеры второй категории, работающие по принципу динамического разделения, не используют «сетчатые» структуры для задержки частиц, расстояние между их элементами более велико. Это позволяет эффективно решать проблему засорения элементов демуфлеров первой категории частицами в процессе их работы. Поэтому такие демуфлеры имеют явные преимущества при обработке потоков воздуха, содержащих частицы и гелеобразные вещества. Как уже упоминалось, во вторую крупную группу динамических дефлагматоров входят дефлагматоры с циклональным разделением и дефлагматоры с лопастным разделением. Циклонный дезсмогер основан на использовании центробежных сил, возникающих при высокоскоростном вращении потока жидкости, для разделения потока газа от тяжелых частиц, находящихся в нем. Чем выше скорость вращения жидкости, тем больше разница в центробежных силах между потоком воздуха и тяжелой фазой, что способствует лучшей эффективности разделения ； Чем выше скорость вращения жидкости, тем больше трение между её частицами, а также между жидкостью и внутренними элементами устройства, что приводит к увеличению разницы давлений. Следовательно, для конвективных дефлагматоров в диапазоне их стабильной работы чем выше разность давлений при работе, тем лучше эффективность разделения ； Напротив, чем меньше разница давлений при работе, тем хуже эффективность разделения. Однако, как и в случае прямой выброса выхлопных газов в атмосферу, давление в системе выхлопных газов близко к атмосферному, поэтому допустимая разница давлений при эксплуатации невелика. В связи с этим использование конвективных осушителей тумана в таких условиях не обеспечивает достаточной эффективности работы. У некоторых устройств имеются устройства для удаления тумана; в качестве таких устройств выбраны циклонные сепараторы. Чтобы обеспечить работу при высоком падении давления, необходимо установить на трубопроводах один или несколько осевых вентиляторов для повышения давления. Следует также отметить, что циклонные сепараторы предъявляют высокие требования к стабильности рабочих условий; их эффективность сепарации чувствительна к изменениям в этих условиях, поэтому их следует использовать в ситуациях, когда рабочие условия остаются стабильными.

Раздвижной дефлагматор с перьевыми лопастями относится ко второй категории динамических дефлагматоров. Он объединяет в себе различные методы разделения: преобразование импульсной энергии, разделение путем конденсации, векторное разделение, а также использование свободной энергии поверхности жидкости для разделения частиц. Благодаря этому он обеспечивает высокую эффективность и стабильность процесса разделения при низком давлении в системе. Кроме того, он обладает преимуществами других типов дефлагматоров и компенсирует их недостатки. Он способен справляться с изменчивыми условиями работы, имеет высокую устойчивость к внешним воздействиям, а также отличается высокой эффективностью и стабильностью работы. Основными компонентами устройства для удаления тумана с использованием лопастей являются: модуль предварительного объединения частиц типа G50D, точный модуль для разделения частиц с помощью лопастей типа G50, система предотвращения эффекта «сифонирования» при стекании жидкости типа G50LD, а также система онлайн-ополаскивания и очистки типа G50SP. Ниже приводится краткое описание функций каждой части.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 16.07.2020 в 16:08. Комплект внутренних элементов предконденсатора модели G50D для устройств для удаления тумана использует модульную, съемную конструкцию, что облегчает его разборку и техническое обслуживание. У него три функции: во-первых, он предотвращает попадание частиц, которые могут находиться в потоке воздуха, что способствует защите последующих элементов системы для точной сепарации частиц. Во-вторых, происходит дальнейшее распределение кинетической энергии и импульса смешанной жидкости, чтобы до поступления её в последующие элементы для точной сепарации лопасти она обладала условиями, необходимыми для динамической сепарации. Это позволяет обеспечить стабильную и высокоэффективную работу последующих элементов для сепарации лопастей. В-третьих, перед тем как смешанная среда попадает в последующий блок элементов для точной сепарации, происходит предварительное объединение мелких частиц тяжелой фазы, находящихся в смеси. После этого смешанная среда поступает в последующий блок элементов для точной сепарации, где происходит дальнейшее удаление этих частиц. Это способствует повышению качества газа, получаемого в результате сепарации. Подавляющее большинство поставщиков как внутри страны, так и за рубежом не оснащены такой конструкцией, из-за чего качество газа, вырабатываемого сепаратором, остается нестабильным.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 16.07.2020 в 16:32. Комплект точных элементов для разделения лопастей в устройстве для удаления тумана модели G50 также имеет модульную, съемную конструкцию. Он основан на технологии точной динамической сепарации NOVEL, которая служит фундаментальной основой для проектирования и настройки системных платформ. Благодаря этому удается создавать надежные и точные решения для сепарации. Во внутренней структуре элементов сепарации предусмотрены 4–6 последовательно соединенных сепарационных единиц, что позволяет несколько раз подряд выполнять процедуру сепарации небольших объемов ускользающей жидкости. Это обеспечивает высокую эффективность сепарации капель и пены, особенно в условиях значительных колебаний скорости потока воздуха. Как правило, это позволяет достигать высокой эффективности и точности в удалении капель и пены. Например, при сильных колебаниях рабочих условий эффективность разделения жидкости на 1-м уровне сепарации снижается до 90%, в результате чего доля оставшейся жидкости в газе составляет 10% (то есть 100% – 90%). После обработки газа на 2-м уровне сепарации доля оставшейся жидкости составляет 10% * 10%. После обработки на 3-м уровне — 10% * 10% * 10%, а после обработки на 4-м уровне — 10% * 10% * 10% * 10%. Таким образом, эффективность дополнительной сепарации для удаления оставшейся жидкости значительна. В то же время сетчатые фильтры, фильтрующие элементы, наполнители и традиционные центробежные сепараторы обычно имеют лишь один уровень сепарации; к тому же большая часть капель и пены, находящихся в потоке газа, не может попасть в специальные каналы для сбора жидкости. Это затрудняет корректировку ситуации при изменении условий работы, а также эффективное и точное разделение смеси газа и жидкости с широким диапазоном размеров капель и пены, находящихся в этой смеси.

Система снижения уровня жидкости модели G50LD для дефлагматоров с раздельными перьевидными элементами, устойчивая к эффекту сифонирования и короткому замыканию, также изготавливается по принципу модульной, съемной конструкции. Функция: Когда условия работы устройства сильно меняются, что приводит к значительному повышению разницы давлений в системе разделения, система снижения уровня жидкости модели G50LD обеспечивает нормальную работу системы разделения даже в экстремальных условиях, предотвращая возникновение явлений сифонирования и короткого замыкания, которые могут привести к сбою в процессе разделения. В традиционной конструкции «труба для стекания жидкости + уплотнительный мешок» из-за ограничений, связанных с внутренней структурой трубы для стекания жидкости, при значительных колебаниях рабочих условий системы, что приводит к резкому повышению разницы давлений в системе сепарации, большое количество уже отделенной жидкости под действием эффекта сифона мгновенно втягивается обратно в трубу для стекания жидкости и элементы сепаратора. Это приводит к смешиванию жидкости с уже очищенным потоком воздуха, что существенно снижает эффективность сепарации. Кроме того, система снижения уровня жидкости модели G50LD также обеспечивает защиту от попадания большого количества газа в систему, что может привести к возникновению «короткого замыкания» и обходу элементов для разделения жидкостей. В результате поток газа на выходе будет содержать жидкость, что не позволит достичь требуемого уровня очистки.

Система онлайн-опрыскивания и очистки модели G50SP для дефлагматоров с разделяющими лопастями предназначена в основном для периодического онлайн-опрыскивания с целью удаления из потока воздуха при изменчивых условиях работы избыточных частиц пыли или налета. Это позволяет своевременно очищать внутренние компоненты дефлагматора, предотвращая накопление кристаллов налета, что могло бы повлиять на характеристики потока жидкости.

Чтобы все могли лучше представить себе устройство для разделения лопастей и удаления тумана, ниже приведена картинка устройства, предназначенного специально для использования в очистных установках с высокой температурой и газами с сильной коррозийной активностью

Ниже приведена ещё одна картинка с изображением компонента в виде циклонного распылителя, предназначенного для использования вместе с устройством для разделения и удаления тумана, используемым в вышеупомянутых колоннах для очистки газов с высокой температурой и высокой коррозийной активностью:

Ниже рассматривается пример технического обновления устройства для удаления капель и тумана из отходящих газов на нитрировочном оборудовании с использованием дефлекторного устройства для разделения частиц. В этом нитрирующем устройстве для реакции используется смесь дымного нитрата и серной кислоты. Температура отходящих газов в реакторе составляет около 190°C. Отходящие газы в основном содержат азот и водяной пар; кроме того, в них присутствуют частицы реагентов, капли смеси кислот, а также диоксид серы, тройной оксид серы и оксиды азота. Отработанные газы, выходящие из реактора, по трубопроводам у выхода из очистительной башни подаются в нее с помощью вентилятора. Для их очистки используется разбавленная кислота концентрацией 5–15%, которая применяется для циклического орошения. Благодаря этому температура отработанных газов снижается до примерно 110°C; кроме того, удаляются частицы, содержащиеся в газах. Смешанная кислота и сильно коррозионные газы приводятся в соответствие с стандартами выбросов. Затем, с помощью устройств для удаления пены и капель, расположенных на верхней части очистительной башни, удаляются капли разбавленной кислоты из газов. После этого газы вытягиваются наружу с помощью вентилятора. Изначально владелец использовал детектор пены, сделанный из специальной никелевой легированной стали, но менее чем через 2 месяца проволока в нем подверглась коррозии, что привело к образованию больших дыр. Приходилось часто останавливать устройство для его замены, из-за чего его работоспособность была нестабильной, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание оставались высокими. Позже был установлен дезмуфлятор на основе неметаллических волокон, произведенный за границей. Хотя срок службы такого дезмуфлятора значительно увеличился, с момента его установки возникла высокая потеря давления при работе; вентилятору приходилось прилагать большие усилия для обеспечения работы. В итоге был установлен более мощный вентилятор, что позволило хотя бы частично компенсировать высокую потерю давления, связанную с использованием дезмуфлятора на основе неметаллических волокон. Однако частицы, содержащиеся в выхлопных газах, постепенно накапливаются на фильтре для удаления тумана. Примерно каждые 3 месяца необходимо проводить процедуру регенерации элементов этого фильтра с помощью обратного потока воздуха. При этом трудоемкость работ увеличивается по сравнению с использованием фильтров на основе сетчатых структур. Владелец теперь решил использовать дезмуфтер с антикоррозионными лопастями от компании NOVEL.

Ниже приведены данные о условиях работы, собранные нами на месте у операторов оборудования у владельца: 1. Температура в условиях работы: 110℃； 2. Давление в рабочем режиме: 0,1 МПаА ； 3. Расход выхлопных газов: 165 кг/ч ； 4. Плотность газа: 1,18 кг/м³ ； 5. Вязкость потока воздуха: 0,018 цП ； 6. Наличие жидкости в выхлопных газах: 5–15% раствора серной кислоты; объем, переносимый – 33 кг/ч ； 7. Плотность капли: 992,2 кг/м³ ； 8. Вязкость капель: 0,656 цП ； 9. Поверхностное натяжение капли: 46 дин/см.

На основе вышеуказанных данных, собранных на месте, компания Novae Energy Technology с помощью технологии точной динамической сепарации NOVEL разработала и сконфигурировала платформу системы для использования устройства для удаления тумана из газов, выходящих из циклонных установок. Основная информация об этом устройстве следующая: 1. Тип технологии удаления тумана: устройство для удаления тумана на основе технологии сепарации с помощью лопастей – это устройство, защищенное патентом； II. Состав внутренних компонентов: группа компонентов для предварительного сгущения и распределения + группа точных компонентов для разделения потоков + система снижения скорости стекания жидкости для предотвращения явления «сифонирования» + система онлайн-сверхзвукового распыления ； III. Эффективность разделения: 99,99% — удаление капель, пены и частиц размером 7,12 микрометров и более ； IV. Падение давления при работе: в условиях номинальной работы падение давления не превышает 0,002 фунта на квадратный дюйм.

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем luoli519 7 апреля 2024 года в 10:54. На приведенном ниже изображении показан дезмуфлер для удаления конденсата из выхлопных газов, производимый компанией Novay Energy Technology с использованием собственной технологии точной динамической сепарации для проектирования и настройки систем. «Сводная таблица с изображениями»:

Для получения дополнительной информации о патентованном оборудовании для предотвращения засорения воздухоочистителей высокотемпературных газов с высокой коррозийной активностью и частицами, производимом компанией NoWei Energy Technology, посетите веб-сайт этой компании или свяжитесь с ней напрямую для обсуждения возможности сотрудничества.