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化工填料塔之洗滌塔
2021-05-29 閱讀：
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洗滌塔行業先在脫硫技術的應用發展中逐漸壯大?，F階段在PCB、半導體、電子及光電、冶金廠塑膠、酸洗電鍍廠化工、制藥、、及其它水溶性空氣污染物等生產制造加工環節均產生不同種類的廢氣，其中不同領域企業的廢氣成分不同[I,21。對于廢氣的無效控制危害深遠，故而環境污染情況日益復雜，治理方式日益增多。作為項目的前處理環節，洗滌塔在整個項目工程里有很大的意義。目前，各個和地區在生產制造加工環節中都會出現對排放出來的污染氣體如何治理的難題，另外廢氣的產生涉及各個環節，如果不正視廢氣直排的后果，將對大氣將造成不可
挽回的污染，人體吸入這些未經處理的廢氣也會有很大的健康問題。在化工與如此緊密聯系的現在，如何實現化工產業向清潔、、高效的目標轉變是擺在社會的現實問題。在問題日益嚴峻的情況下，一賤標準也在不斷提高，根據標準GBl3223．201 1，防治區域性大氣污染、改善環境質量、進一步降低大氣污染源的排放強度、更加嚴格地控制排污行為而制定并實施的大氣污染排放限值，該限值達到或水平【3】。在宏觀調控方面說明廢氣污染情況嚴重，不同治理措施，不同制造加工環節下的要求日益提高。廢氣洗滌塔的應用范圍非常廣，廢氣洗滌塔的主要功能為：處理無機氣體，吸收部分可溶于水的雜質，使之達到廢氣的二級排放標準，氣體凈化率：95％以上。如表1．1所示為洗滌塔作用范圍
化工生產各個環節均產生上述廢氣，其特點在于廢氣種類多、防治難度大、處理措施單一、廢氣產生環節不固定。在整個處理凈化過程中，洗滌塔是整個廢氣處理過程中為必要的設備，它的存在可以降低核心設備的處理壓力，對提高廢氣凈化效率有大的促進作用，如圖1．1洗滌塔應用于項目。隨著近年來國內環境保護政策的不斷推出落實，在對廢氣治理方面尤其是工業生產方面更是日趨緊迫，在對洗滌塔的結構化方面隨著工程項目的推進也在不斷發展中。
洗滌塔廣泛作用于化工和產業，洗滌塔的作用是將氣體中的雜質通過溶劑反應作用而除掉，其可用于各種產生需洗滌氣體的行業。洗滌塔的作用原理是通過水氣充分混合．實現對工業廢氣中的有害氣體如H2S、SOx、NOx、HCl、NH3、C12等，將之進行酸堿洗處理，以及對工業廢氣中的粉塵和濕度進行除塵處理和降濕處理。為了減小這種因化工產業發展而對環境造成的危害，各國都出臺了相關政策，如美國絕大部分的高污染企業已經被強制停產，或適應搬遷條例遷至其他地區。根據污染環境調查報告發現環境污染問題日益嚴重，甚至制約經濟發展，故而進行了一系列強有力的政策和措施來應對環境污染問題，如近年來提高不同種類廢氣排放標準，擴大新能源企業的生存環境等．對新能源產業尤其是環境保護企業進行政策保障。
1洗滌塔簡述
洗滌塔是一種氣體凈化處理設備。它在早期煤化工產業中應用于除塵和降濕階段，現階段為滿足污染氣體的初階段治理，從而大量的應用于企業污染廢氣及廢氣處理過程中，作為廢氣的綜合處理前期階段效果較好【4】。洗滌塔早的模式非常簡單，即在洗滌塔通過相關設備將水進行有效噴淋，噴淋目的在于使噴淋的水經過一定的方向，進而在塔體內形成一定的噴淋面。與廢氣或其他形式的多相氣體相結合，并在單純重力的引導下使廢氣經過初級治理，這種形式效率非常低。因此，常在塔里增加填料層或者其他板層結構，液體與廢氣的接觸比表面面積，提高傳質的效率，提高氣液兩相在經過上述填料層時接觸的均勻程度【5】。
洗滌塔常見的結構形式多樣，為提高洗滌塔對于廢氣“洗滌’’效率進行結構組合，例如將噴淋塔內設置不同形式的填料層和填料結構，提升氣液兩相混合度，擴大噴淋設備的噴淋霧化面，從而終提高洗滌塔對廢氣的治理效率。洗滌塔按性質分為酸性洗滌塔、堿性洗滌塔[6,71；按形狀也可分為立式洗滌塔、臥式洗滌塔；如圖1．2和圖1．3所示為立式洗滌塔、臥式洗滌塔。按材質又可分為PP洗滌塔、玻璃鋼洗滌塔等[s,91。洗滌塔可作為單獨單元處理廢氣，也可以搭配相適應的單元作為廢氣處理的前端。
洗滌塔又稱為水洗塔、噴淋塔、凈化塔。洗滌塔基本包括箱體、液、填料層、霧化層、噴淋層等。其工作原理：洗滌塔利用氣體與液體問的充分接觸，將排放的廢氣中包含的固體進行分離，實現固液分離；為實現氣體與液體的充分接觸這一過程，需要提高洗滌塔內噴淋霧化的效率，保證有較大的噴淋面能覆蓋洗滌塔截面，還要能保證該噴淋霧化面的合理分布；然后經過噴淋霧化階段的廢氣將經過干燥環節，以保證廢氣在含濕度較低的情況下經過廢氣治理的核心設備；終經過治理的氣體經過相關管道排入大氣中。如圖1．4和圖1．5所示為洗滌塔立式和臥式結構模型。兩種模型本質一樣，均反映廢氣流經過噴淋霧化層階段，以及在填料層的下進行的廢氣流通過程。其中對于模型內的液而言，一般根據排放廢氣的酸堿性進行反向設定，循j不液還需要在一定時間之后進行更換和清洗，以避免液對噴淋設備造成堵塞損壞。
(1)氣液通過填料層條件下傳遞比率要高，這就要求所選擇的填料形式要有充足比表面積。相對情況下，采用整體形式的填料做成的填料層的傳輸效率高于非整體形式下的填料層。
(2)廢氣穿過通量要大，在保證具有較高傳輸效率的前提下，選擇有通過時較大流速的填料。
(3)填料層的壓強下降梯度要低，保證氣流在填料層均勻分布式通過。
(4)填料要有抗污、疏堵特點。
一套完整的洗滌塔系統還應該包含風機系統、液位系統、PH控制系統；風機系統主要功能是驅動廢氣，使氣流能在洗滌塔流道內有效流動，一般根據氣流量選擇合適的風機系統，每套風機系統也要匹配適當的風量要求；液位系統主要功能是當水箱里液的液位低于設置的低液位時，泵抽空，此時停止泵，待液液位高于設置的高液位時，才會啟動泵，消耗水箱內多余液體，從而保證正常工作；PH控制系統主要功能用于檢測和控制水箱內液的PH值，保證酸堿洗過程的正常運行。
關于對洗滌塔的研究取決于現階段化工、的政策要求，其核心作用在于將工藝過程中的廢氣進行“洗滌”?，F如今環境空氣要求日益提高，根據政策要求如表1．2所示為環境空氣污染物基本項目濃度限值。
在對環境保護日益重視的情況下，作為在化工和項目治理方面具有重大意義的洗滌塔單元，其研究情況也有許多體現?，F階段對洗滌塔的研究主要體現在兩方面，一者，在結構的化設計上；二者，在對廢氣、粉塵等方面的特性分析上。針對洗滌塔結構方面和流體方面的研究集中在實驗研究和數值模擬方面，數值模擬方法的點是將計算理論分析方法無法求解的數學問題轉化為可供解決的其他形式的物理模型通過數值模擬方法具現，進而解決各種復雜流動問題，這種過程對比于實法更有效[10】。其中FLUENT代表的流體分析軟件應用廣泛21。孫濤等人針對甲醇洗滌塔研究中發現由于流動阻力過大致使其水箱液的液位高于設定的情況，針對這種情況設計采用一種新的洗滌塔的計算模型，并對其進行分析，改進其設備結構，此舉對洗滌塔在煤化工工藝上有所改進并具有重大參考意義【13，14】。另一方面，在對洗滌塔除塵研究方面，張立棟等人Ds]通過建立新型的洗滌實驗平臺，驗證洗滌塔的氣液比、氣體氣流、粉塵的濃度等對該實驗平臺的除塵影響，得出在該試驗平臺下適當的降低洗滌塔內氣體流速更有利于提高除塵的效率；同時對于在其平臺條件下填料層在三層情況下除塵效率更可觀[16,17]。大連理工陳勇、由宏新[ISl在基于Fluent的多孔介質模型[19】，模擬了顆粒吸附在氣相壓力、速度等情況下的數值模擬[20】，為我們在多孔介質顆粒分離的影響的數值模擬提供依據。
國外學者Jafari，MJ[211在對洗滌塔除氨實驗化過程中[22,23]，發現通過化設計和操作參數來開發一個洗滌塔，以氣流中的氨排放。洗滌塔的設計參數包括噴嘴類型、噴嘴級數124]以及操作參數，如操作壓力和入口NH3濃度；在所研究的參數中，增加氨濃度與洗滌塔效率成反比；基于此我們得出洗滌塔內各項參數對廢氣作用有著不同影響，對設計洗滌塔提供參數借鑒。Javed，KH等人利用高強度渦流洗滌塔提高C02捕集效率【251，這種渦流能夠提高傳熱和傳質速率，研究了氣／液流量、流量安排、洗滌塔高度和噴嘴類型對C02捕集性能的影響1261。Hemandez等人通過計算流體力學(CFD)模型【271，比較穩態和瞬態模擬在動態平衡的條件下，不同的沉積水平情況下通過不同的雷諾數對所設計的模型進行驗證；從穩定性來看，低雷諾數存在操作限，不能減小半徑來建模去預測其準確性。國外學者在對洗滌塔研究方面表現在對其廢氣的化分析上面，同時在此基礎上對其結構進行化改進。
國內外學者針對洗滌塔的研究基本針對其結構、流體分析【28】方面，在結構方面的化分析其本質依然是對其流體分析，在計算流體力學發展的基礎上，對洗滌塔內各項特性分析也在不斷完善和發展?，F在商用CFD軟件發展迅速，如Fluent、CFX等均能對其進行有效的仿真分析【29】，達到實驗模擬分析所不能達到的直觀和大范圍，這也使得洗滌塔在化工和產業的作用更加完善和重要。
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