国外硫酸工业纤维除雾器简介

1、国外硫酸工业纤维除雾器简介杭德森高小玲(南化集团研究院 210035)摘要介绍国外硫酸工业用纤维除雾器的结构 、性能和安装方法 , 以及在结构形式 、防二次夹带和纤维母材等方面的科研成果 。指出开发高气速 、低压降纤维除雾器 , 提高生产技术 , 是我国纤维除雾器的发展方向 。关键词国外硫酸工业纤维除雾器技术开展维除雾器孟山都开展纤维除雾器始于 1960 年 , 几十 年来 , 相继推出各种不同类型的纤维除雾器 , 并 推广到许多应用领域 , 其产品按除雾机理可分为 两大系列 , 近 10 个品种 。1概述纤维除雾器是利用惯性碰撞 、拦截 、布朗扩散 、静电 、重力沉降等机理将雾粒从气流中除去

2、 的设备1。它不仅可以除去气流中的大颗 粒 雾 粒 , 而且对于直径小于 3m , 甚至小于 1m 的 雾粒去除效率也很高 。21111布朗扩散系列纤维除雾器该类纤维除雾器的除雾机理主要有 : 布朗扩散 、碰撞 、拦截 。其产品有 : 高效型 ( H E) 、高 效防 夹 带 型 ( H E “PL U S) 、节 能 型 ( ES) 及 现场填充型 ( F P) 等 。为使三种机理共同作用 到达最正确除雾效果 , 床层速度较低 , 通常控制在015 m/ s 以下 , 床层厚度为 2575 mm , 压降控 制在 1 0165 080 Pa 。a1高效型 ( H E) 纤维除雾器 高效型纤维

3、除雾器是孟山都公司最早推出的纤维除雾器 。它是将纤维填充于两同心圆网筒之 间 , 元件直径从 216 610 mm 不等 , 元件组高 可达 7 315 mm , 填充纤维可选用玻璃纤维 、聚 丙烯纤维 、聚酯纤维或陶瓷 。网筒材料采用可焊 性金属 , 玻纤增强塑料或聚丙烯 。为防止雾沫的 二次夹带 , 孟山都公司推出了高效防夹带型纤维 除雾器 , 在纤维床层的里面增加了与节能型结构 相似的防二次夹带层 。b1节能型 ( ES) 纤维除雾器这种 除 雾 器 与 我 国 自 行 研 制 的 C T - M 、雾粒是许多生产过程中不可防止的 ,一般由3 种途径形成 : ( 1) 机械力导致液体雾化

4、 ; ( 2)气体冷凝形成雾粒 ; ( 3) 在一定的温度 、压力 下 , 两种或两种以上的气体反响生成雾 。通常由 机械力产生的雾粒直径较大 , 而冷凝形成的雾粒 直径较小 。在硫酸生产过程中 , 产生的雾粒主要 为硫酸雾粒 。硫酸雾粒的存在导致设备腐蚀 , 产 品不纯 , 换热器或催化剂堵塞 , 仪表损坏 ; 释放 到大气中会造成环境污染 。因此 , 世界上许多国 家 , 尤其是一些兴旺国家对硫酸生产用纤维除雾 器的研究和推广都很重视 , 他们投入大量的人力 物力从事纤维除雾器及其生产设备的研制与开 发 。本文旨在对当今国外与硫酸工业有关的纤维 除雾器的开展现状作一介绍 , 使国人能从中有

5、所 借鉴 。2几种典型的纤维除雾器211美国孟山都环境化学公司布林克纤19 杭德森 高小玲 国外硫酸工业纤维除雾器简介设计流量为 6126 m3 / s , 过滤气速为 11588 m/ s ,压力降为 9961 245 Pa 。当雾粒直径为 0153 m 时 , 除雾效率为 50 %95 % 。CS - P 型用 于硫酸生产一吸塔后 , 目前已根本取代高性能型 纤维除雾器 。元件标准尺寸为直径 660 mm , 高 度 1 016 mm 。设计流量为 4148 m3 / s , 过滤气速 为 2112 m/ s , 压力降为 1 7402 240 Pa 。当雾粒直径为 0153m 时 , 除

6、雾效率为 70 %99 % 。 经济型纤维除雾器因为气速高通常在气体入口处 增设气体分布网 , 这种分布网除了可以均布气体 外 , 还具有预过滤作用 。b1高速型 ( HV) 纤维除雾器 高速型 纤 维 除 雾 器 的 床 层 速 度 可 达 115 215 m/ s ,除雾效率为 85 % 95 % 。纤 维 床 由 两 层纤维构成 ,第一层纤维平均直径为 25m ,第二 层纤维平均直径为 30300m ,床层材料可选用 多种纤维 ,但优先选用玻璃纤维 。元件结构一般 为长方形 ,也可根据需要设计成多边形结构 。c1高性能型 ( HP) 纤维除雾器 高性能纤维除雾器在两同心圆金属网筒之间装填

7、玻璃纤维 , 网筒由不锈钢制造 。元件标准尺 寸为直径 660 mm , 高度 1 829 mm 。目前在绝大 多数场合高性能型已被 CS - P 型取代 。C TP - M 节 能 型 纤 维 除 雾 器 结 构 和 性 能 相 似 。在传统的纤维床层中 , 捕集的雾液通过纤维的表 面流下来 , 这种排液方式往往在下游气体中形成 二次夹带 , 尤其在气体中含雾量大 、过滤气速高 时更容易发生 。节能型纤维除雾器采用独特的复 合床层结构 , 用细纤维床层捕集雾沫 , 用粗纤维 床层防止二次夹带 。由于采用了复合结构 , 节能 型 纤 维 除 雾 器 在 不 增 加 压 降 的 前 提 下 可

8、提 高20 %的处理气量 。c1现场填充型 ( F P) 纤维除雾器 现场填充型纤维除雾器能使用户在现场填充纤维 , 而无需将网筒运回生产厂家重新装填纤 维 。它是将纤维制成袖套状 , 套在内网筒上 , 再 用外网筒 、上下阻流环将除雾垫固定 。除雾垫采 用玻璃纤维或聚酯纤维制成 。这种除雾器具有以 下特点 : 减少了多余的备用元件 , 缩短了停车时 间 , 降低了运输本钱及贮存费用 。其纤维床层通 常按高效型或节能型设计 , 压降和除雾效率与节 能型相当 。21112惯性碰撞系列纤维除雾器惯性碰撞系 列 纤 维 除 雾 器 主 要 有 : 经 济 型(CS) 、高性能型 ( HP) 和高速型

9、 ( HV ) 3 种 。 除雾机理主要为惯性碰撞 、直接拦截 。除雾效率 与床层气速接近于线性关系 , 床层气速越高 , 除 雾效率越高 , 但为控制压降 , 床层气速通常控制 在 115215 m/ s 范围内 。a1经济型 ( CS)除雾床层采用玻璃纤维作捕沫层 , 金属纤维 层控制二次夹带 。网筒 、压盖及紧固件一般采用316L 等 不 锈 钢 制 造 。金 属 纤 维 材 料 可 用 钛 、310L 、Allo y20 及 Sandvik SX 硫酸合金 , 捕沫纤 维可选用玻璃纤维 、聚酯纤维 、氟塑料和聚烷物 等 , 但在实际生产中优先选用玻璃纤维 , 其中包 括涂层纤维和不涂层

10、纤维 。经济型又分为 CS - P 和 CS - P 型 。CS - P 型用于枯燥塔之 后取代金属丝网除雾器 , 使用寿命会大大延长 。 元件标准尺寸为直径 760 mm , 高度 1 651 mm 。212前苏联的两种典型纤维除雾器前苏联也是最早从事纤维除雾器研究开发的国家之一 , 开发了很多实用的纤维除雾器 。21211三级式纤维除雾器这种除雾器用于以炼厂气和焦化气中的硫化氢生产 硫 酸 时 的 气 体 净 化 。过 滤 速 度 为 315 415 m/ s , 处理气量为 12 000 18 000 m3 / h 。第 一级预过滤器用于捕集树脂状物质和浓度高达50100 g/ m3 的

11、局部大颗粒酸雾 , 可减轻主过 滤器的负担 , 防止其堵塞 ; 第二级装填直径 4550m 针孔状聚丙烯 , 捕集细小雾粒 ; 第三级 用于捕集从第二级夹带出的雾粒 , 装填直径为6570 m 的纤维垫 。3 级除雾器组装成箱式 ,通过人孔放入槽中 。20 硫 酸 工 业1998 年第 4 期21212自洁式纤维除雾器4防止二次夹带纤维床层这种除雾器被设计成夹角式和双筒式结构 。作用原理是沉积于过滤层中的雾滴在气流与重力 的作用下不断从床层中排出 。使用时将过滤层立 式配置 , 下层埋入液体 , 液体在毛细力的作用下 渗入过滤层 , 直到液柱的重力与毛细力平衡为 止 。当过滤层的高度大于在毛细

12、力作用下液体的 上升高度时 , 过滤层上部形成有效过滤空间 。除 雾器床层纤维采用超细纤维 , 纤维直径为 2 4 m , 填充密度为 100 120 kg/ m3 , 床层厚度为在普通纤维床层中 , 捕集的雾沫凝结成较大的雾滴 , 在气体曳力的作用下移动到下游纤维表 面 , 当气体曳力大于重力时就会形成二次夹带 。 床层气速越高 , 二次夹带就越严重 , 对除雾效率 的影响也越大 ; 二次夹带的雾滴大小不等 , 尺寸 越小 , 除去越困难 。近年来 , 通过科研人员的不 断探索 , 二次夹带已可通过数种途径获得解决 。a1 在床层的下游增加一碰撞挡板 , 在挡板 的作用下 , 气流改变流动方

13、向 , 二次夹带的粒子 因惯性作用而脱离流线撞在挡板上 。这种方法对 于除去直径大于 3m 的大质量粒子效果比拟理 想 , 而对于直径小于 3m 的粒子效果不是很好 。b1 床层由一复合床层构成 : 上游床层由细 纤维组成 , 下游床层由粗纤维组成 。首先通过上 游床层捕集雾沫 , 下游床层紧贴于上游床层 , 用 于防止二次夹带 。细纤维的选择原那么是气体曳力 对纤维中剩余饱和液的作用大于重力对剩余饱和68 mm , 过滤速度为 01020103 m/ s ,5004 000 Pa 。阻力为3纤维除雾器结构纤维 除 雾 器 的 基 本 结 构 有 :圆 筒 式 、双 筒式 、夹角式 、圆锥式

14、、箱式等 。选用何种结构的除雾元件 , 根据不同的生产条件 、工艺特点而决 定 。在这些结构中以圆筒式应用最为普遍 。圆筒 式空间利用率高 , 便于实现机械化制作 , 结构简 单可靠 , 装卸方便 , 容易保证气 体 在 床 层 中 均 布 , 因此在各个生产部门得到了广泛应用 , 而夹 角式 、双筒式在低气速 、含尘低 、腐蚀性小的场 合应用较多 。就元件的安装而言 , 不同的元件结构及操作 条件决定了其不同的安装方式 。夹角式和箱式等 几种除雾元件 , 安装方式相对固定 , 而圆筒式那么 有正向型和逆向型两种安装方法 。正向安装是将 除雾元件悬挂于花板上 , 气体外进内出 。这种结 构使除

15、雾器安装方便 , 便于维护 。低速 、高效型 纤维除雾器常采用这种安装结构 。逆向安装是将 除雾元件垂直放置于花板上 , 这种安装方法可使 元件造得更长 , 使设备的体积变小 。由于两种安 装方法的气流方向相反 , 在相同的床层气速下 , 正向安装比逆向安装压降小 。出于气速和二次夹 带的考虑 , 孟山都公司的惯性碰撞系列产品只采 用逆向安装 , 而布朗扩散系列产品由于床层气速 低 , 两种安装方法都可使用 。液的作用 ,的作用下 ,面 。相反 ,这样上游床层收集的雾液就会在气流穿过上游床层到达两床层之间的交界 粗纤维的选择原那么是床层中气体曳力对床层中剩余饱和液的作用小于重力的作用 , 这样

16、细纤维床层中排出的雾液就会在两床层交界处 或粗纤维床层中排出 。c1 研究说明 , 在高速系列纤维除雾器中 , 用于防止二次夹带的粗纤维直径大于 100m 时 效果较好 , 这时采用玻璃纤维就很难保证床层的 空隙率和较好的机械性能 。金属纤维因为腐蚀速 度较快以前未被考虑 , 但试验证明在第二床层采 用适宜的金属纤维是可行的 , 金属纤维可以满足 床层所需的空隙率 , 并在机械力作用下保持很好 的刚度 。在这种纤维除雾器中 , 除雾层的纤维直 径为 2040m , 纤维随机分布 , 厚度为 31 mm 左右 , 空隙率为 95 % 98 % , 以保证具有较高 的除雾效率 。二次夹带捕集层是由

17、直径在 100450 mm 的不锈钢或钛纤维网卷制而成 , 空隙率21 杭德森 高小玲 国外硫酸工业纤维除雾器简介为 95 % 99 % 。为保证其空隙率 , 纤维网具有波形结 构 , 且 两 层 之 间 的 波 峰 与 波 谷 相 交 成 “X形 , 纤维网层数通常卷制为 5 15 层 , 纤 维网的高度为 21512 mm 。d1 在床层中制作一不连续层 ( 也称间隙) 使捕集雾液从中排出 , 阻止捕集雾液到达床层的 下游外表 。不连续层可采用虹吸现象和毛细作用 很小的纤维垫来充当 , 也可采用粗纤维或卷制应 力较小的纤维来充当 , 使捕集雾液在重力的作用 下迅速排出床层 。除雾器就会因床

18、层堵塞而缩短使用寿命 。为此 ,美国 、前苏联等国的除雾器公司都在含尘高的操 作环境中增设预过滤器 。孟山都公司的预过滤器 由一种专门的毡状材料制成 , 具有可更换的袋式 结构 , 容 尘 空 间 大 , 捕 集 效 率 高 。美 国 C ECO 公司的研究发现纤维除雾器的堵塞通常发生在入 口 016113 cm 厚的范围内 , 还发现当预过滤器 与主过滤器相比 , 丝径较大 、填充密度较小时 , 预过滤效果不甚理想 。因此 , 该公司开发了厚度 为 113 cm , 纤维丝径 、填充方式与主过滤器完 全相同的预过滤器 。5纤维7结语511纤维母材纤维是纤维除雾器的最根本要素 , 纤维的选我国

19、硫酸工业纤维除雾器的研究与应用始于70 年代 , 南化研究院先后开发了高效型 、节能 型玻璃纤维和聚丙烯除雾器 , 取得了良好的经济 效益和社会效益 , 但与国外先进水平相比 , 仍存 在较大差距 。a1我国的纤维除雾器产品结构单一 , 主要 还是采用高效 、低速型系列产品 , 因此对高速 、 低压降系列纤维除雾器的开发应用是我国纤维除 雾器的开展方向 。b1 兴旺国家的纤维除雾器通常采用整体机 械化生产 , 由计算机控制产品质量 。因此 , 提高 纤维除雾器生产技术 , 开发先进的生产设备是提 高我国纤维除雾器质量的当务之急 。c1加紧进行纤维除雾器相关产品的研制 。 国外纤维除雾器所采用的防二次夹带金属纤维 、 布袋式预过滤器 、金