[发明专利]一种环流洗涤塔用气体分布器及其设计方法

说明书

本发明提供了一种环流洗涤塔用气体分布器及其设计方法。该气体分布器采用枝状分布器结构，其具有中心进气管和至少一根支管，其中：支管与中心进气管连接，中心进气管的末端设有盲板，并且，该中心进气管末端的盲板上设有排液孔，支管的末端或者最低端附近设有排液孔；支管的管壁上设有气体喷射孔，并且支管的末端设有盲板孔；或者，支管内部设有文丘里型喷嘴。该气体分布器以压降和喷射孔气速为整体设计和控制指标，设计过程简单易行，可控制气泡直径分布和相界面；能在洗涤塔的导流筒内外形成环流，增加气体在液层的停留时间和润湿性，强化洗涤效率；在保证气流均匀分布的同时便于液体和固体沉积物排出，适用于气－液－固三相的大型分离设备。

技术领域

本发明涉及一种环流洗涤塔用气体分布器及其设计方法，属于化工技术领域。

背景技术

1、除尘工艺

在气体加工过程中，气体含尘会堵塞工艺管道、引起催化剂结垢失活、增加换热器污垢热阻而降低传热效率、降低终端产品的使用性能等，是制约装置的清洁生产乃至安稳长生产的关键因素，在气体加工过程中须首先解决。

气体净化的效果与灰尘的粒径分布和机械强度相关。对于微米级的固体尘粒分离，布袋除尘、静电除尘在常温常压非烃类体系较为常用；旋风分离器适用于高温、高压烃类体系，但分离的极限为粒径≮4-5μm的刚性颗粒，不适于疏松粉粒分离，如煤气化炉产物携带的煤灰。煤灰中≯4-5μm灰尘占有相当的份额，>4-5μm的煤灰在高速的湍流场内也有大量被破碎为≯4-5μm的小尘粒，对于这类体系，旋风分离器净化效果较低，而且上述干法除尘技术不适用于潮湿的含尘气体。

目前，湿法除尘技术仍然是气体净化的主要方法，该技术将气体中的固体颗粒物用水洗的方法转移到液相中，可以实现气固两相的高效分离，同时也可以加入溶剂进行脱硫脱硝等尾气净化处理，特别是在各种煤气化技术中为国内外普遍采用。

最常用的湿法除尘设备是文丘里洗涤器。其结构简单，操作方便，含煤灰的气体高速进入文丘里洗涤器，同时加入洗涤水，在喉管处水被高速气流湍动场剪切为大量细小的液滴，灰分与水滴接触后被润湿进入液相，可以实现含尘液滴与气体的两相分离。文丘里喉管气速越高，水在喉管内雾化得越充分，液滴与灰尘的碰撞概率越大，脱灰效率越高。但是相应的压降也会越大，造成能耗的急剧增加；而且气速较高时停留时间过短，有相当量的固体颗粒物，特别是微尘，不能被有效脱除，所以通常在文丘里洗涤器后面会增加鼓泡床水洗塔进行补充分离。

在鼓泡床水洗塔中具有相当高度的液层，在塔釜设有气体分布器，将从文丘里管处理后的气相重新射流到床层中，强化气体中固体颗粒物的洗涤效果。这样原来被大气泡包裹着的剩余固体颗粒物在气泡的运动、碰撞、破碎和重新聚并过程中，就有可能与液体接触并被润湿，进入液相后分离。

目前，鼓泡床水洗塔中存在的难题主要集中在三个方面：

1.气体中的微粒径固体颗粒脱除很困难。经过文丘里洗涤器，固体颗粒已经有80～90％以上被转移到水相，剩余颗粒物的粒径总体上较小，其中有相当一部分处于5μ以下，虽然它们在气体中的总含量很少，对总脱除率影响不大，但是它们与空气的物性很接近，悬浮在空气中，与空气的跟随性很好，已不能用机械分离的方法脱除(旋风分离的脱除极限是6-7μ)。从机理上说，由于微液滴间的粘滞曳力大于液滴重力的作用，造成液滴“失重”而难以与气体分离，当液滴粒径降低到某一临界粒径以下时，将处于“雾霾”状态，会严重影响下游产品的质量、引起后续加工过程的催化剂中毒、堵塞管路，此外随着国家对尾气排放的PM2.5的要求逐年提高，必须重视这部分微颗粒的脱除。

2.鼓泡床中部分大气泡包裹的灰分停留时间短，不能被润湿转移到水相脱除。进入鼓泡床的气体经气体分布器以气泡射流的形式分散到床层，一些大气泡中会包裹着部分灰分，没有与水接触，气泡直径越大，包裹的灰分的量也就越多，如果气泡在鼓泡床上升时很稳定没有破碎，这些灰分将不能被水润湿转移到液相脱除。因为气体在鼓泡床中是一次通过式的，不能循环流动，气泡在浮力的作用下停留时间很短，将不利于气泡的破碎和灰分排出、润湿。