脱硫再生塔喷射器的设计

wangeng

摘　要　很多小氮肥厂基本上采用氨水液相催化法脱硫,但不同程度地存在再生效果不理想的问题。该文介绍了利用Cri判据设计喷射器,并对其工作压力进行了核定,对于小氮肥厂解决再生的问题具有指导意义。
关键词　脱硫再生　喷射器　喷嘴
1　设计原因
我厂曾经脱硫效果不佳,脱硫后气体中ρ(H2S)长时间超过0.1 g/m3,导致中变一段触媒只使用3个月就失效。原因是脱硫再生效果差,主要有以下表现:
a)贫液混浊度极高,且再生后硫泡沫少;
b)喷射器反喷,器壁弹溅严重;
c)每天回收硫磺量只有40 kg左右。
经分析,认为导致再生效果差的根本原因是喷射器工作不稳定,吸入的空气量不够,因此必须重新设计喷射器。
2　已知设计条件
a)脱硫液流量为190 m3/h;
b)测定脱硫液密度为1100 kg/m3;
c)喷射器总个数为8个;
d)再生液位正常高度4.5 m。
3　喷射器的设计计算
3·1　喷嘴进口压力的核定及喷嘴直径的选定
由参考文献〔1〕可知符合判据
Cri2<Δ-PB<Cri1的流型,喷射器才能稳定地工作。其中
Cri1=1.75/AR-1.07/A2R
Cri2=-ρMR-PSlnPB/PS+φ21(1+MR)×(1+ρMR)2/A2R
又有AR=AD/Ad　ρ=ρm/ρe　-PS=PS/(PM-PS)
Δ-PB=(PB-PS)/(PM-PS)
其中:MR———气液质量比;
AD———喷嘴口截面积;
Ad———喉管截面积;
ρm、ρe———液、气体密度;
PB———背压;
PS———抽吸压力;
PM———喷嘴进口压力;
ΔPB———无因次化压力。
3·1·1　MR的计算
一般,氨水液相催化法的硫容量为0.15~0.2 g/L,取0.2 g/L。氧化1 kgH2S需理论空气量1.57 m3(标),实际空气量可取理论的8倍,则再生空气用量为:
0.2×190×1.57×8=477.3 m3/h
ρe=1.293 kg/m3
MR=477.3×1.293/(190×1100)=2.95×10-3
3·1·2　喷嘴进口压力PM的核定及喷嘴直径的选定
a)Δ-PB<Cri1=1.75/AR-1.07/A2R(1)
b)Δ-PB>Cri2-PS=PS/(PM-PS) = 10. 03/(PM-10·03)
PB=4.5×1.1=5 mH2O柱(表压)
ρ=ρm/ρe=1100/1.293=850.7
一般　φ1=0.95
Cri2 =-ρMR-PSlnPB/PS+φ21(1+MR)×(1+ρMR)2/A2R=- 850.7×2.95×10-3×10.03PM-10.03×ln10.33+510.33-0.3+0·952×(1+2·95×10-3)×(1+850.7×2.95×10-3)/A2R
即　-10.68/(PM-10.03)+11.122/A2R<Δ-PB(2)c)Δ-PB=(PB-PS)/(PM-PS)=5.3/(PM+0.3)
即　PM=5.3/Δ-PB-0.3 (3)
一般脱硫液中固体颗粒较多,喷嘴口直径可适当大一些,取d=20 mm,喉管直径取D=70 mm。
AR=AD/Ad=702/202=12.25
将AR代入(1)式,并联合(3)式可得喷射器不产生反喷的条件是PM>0.38MPa(表压)。
将AR代入(2)式,并联合(3)式可得喷射液体直接越过喉管进入混合室条件是PM>7.49 MPa(表压),此时,抽吸压力不稳定,喷射器不能稳定工作,实际生产中,不可能出现这种状况,因此,不再讨论这种工况。
3·1·3　再生泵出口压力P1的计算
已有管路由下列管道及管件组成,并查得相应管件的阻力系数[2]。
a)泵出口一段长1m,直径为125mm的直管,1个90°的标准弯头ζ=0.75,一个突然扩大ζ=0.25,一个DN=125 mm闸阀全开ζ=0.17;
b)总管长18 m,直径250 mm,4个标准弯头ζ=4×0.75=3;
c)喷嘴支管直径70 mm,有一个截止阀,全开ζ=6.4。
管线流程图见图1。设定3个界面,界面1指泵出口,界面2指突然扩大,界面3指喷嘴进口。
a)在界面1与界面2外侧间作机械能衡算:
3·3　喷嘴与喉管间的距离LC
LC的长度不够将可能影响抽气量,在此取喉管直径的2倍,即140 mm。
3·4　喉管长度
喉管太短,不利于气体均匀分散,在尾管中,容易形成气阻,最后形成“死气”,引起反喷。经验表明,一般喉管长度800~1000 mm已足够。
3·5　吸引室
采用内径为250 mm,长为400 mm的钢管缩口制作即可。
原结构采取侧面进气,如图2,在“死角”区域,气体不流动,H2S浓度高,对喷嘴进口管腐蚀严重,常常导致其穿孔。因此,改由上部进气,消除“死角”,以保护喷嘴。
4　效果分析
该喷射器组,经1a左右的运行,工作状态稳定,各项指标明显改善。
a)正常生产中,不再有反喷、器壁弹溅现象。
b)再生后,硫泡沫大大增加,每天能回收250 kg左右的硫磺。
c)再生后,溶液混浊度明显降低。
d)中变触媒使用了1a,未出现失活现象。
e)采集部分脱硫后气体中H2S含量数据如表2。
以上现象和数据表明,设计符合生产实际,脱硫效果达到指标要求。不但延长了中变触媒的使用寿命,减少了设备的腐蚀,而且降低了后工段脱硫的负荷。对稳定生产起到了非常重要的作用。
5　总结
喷射器是脱硫再生的核心部件,其工作状态直接影响着再生效果。其工作状态是否稳定主要与下列因素有关:①喷射器的进口压力,②喷射器的安装高度,③再生液位高度,④喷嘴直径,⑤喉管直径。

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tianmi77

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qihuapan

可否整理下，发给我们呢？很好的资料，谢谢

huangdong6mo

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jimi1996

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popoding

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youlong0215

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