Войти
Типичная противоточная распылительная башня. Распылительная колонна (или распылительная колонна или распылительная камера ) - газожидкостный контактор, используемый для достижения массы и теплопередачи между непрерывным газовая фаза (которая может содержать диспергированные твердые частицы) и диспергированная жидкая фаза. Он состоит из пустого цилиндрического сосуда из стали или пластика и форсунок, распыляющих жидкость в сосуд. Входящий газовый поток обычно входит в нижнюю часть башни и движется вверх, в то время как жидкость распыляется вниз с одного или нескольких уровней. Этот поток входящего газа и жидкости в противоположных направлениях называется противоточным потоком.
Этот тип технологии может использоваться, например, в качестве мокрого скруббера для контроля загрязнения воздуха. Противоточный поток подвергает выходящий газ с наименьшей концентрацией загрязнителя самой свежей промывной жидкости. Множество форсунок размещено поперек башни на разной высоте для распыления всего газа по мере его продвижения через башню. Причина использования большого количества форсунок состоит в том, чтобы максимально увеличить количество мелких капель, ударяющих по частицам загрязнителя, и обеспечить большую площадь поверхности для абсорбции газа.
Теоретически, чем меньше образуются капли, тем выше достигается эффективность улавливания как газообразных, так и твердых частиц загрязнителей. Однако капли жидкости должны быть достаточно большими, чтобы они не уносились из скруббера очищенным потоком выходящего газа. Поэтому в распылительных колоннах используются форсунки, которые производят капли, которые обычно имеют диаметр 500–1000 мкм. Несмотря на небольшой размер, эти капли имеют большие размеры по сравнению с каплями, образующимися в скрубберах Вентури, и имеют размер 10–50 мкм. Скорость газа поддерживается низкой, от 0,3 до 1,2 м / с (1–4 фута / с), чтобы предотвратить вынос избыточных капель из башни.
Для поддержания низких скоростей газа распылительные колонны должны быть больше, чем другие скрубберы, которые работают с аналогичными расходами газового потока. Другая проблема, возникающая в распылительных башнях, заключается в том, что после того, как капли упали на небольшое расстояние, они имеют тенденцию агломерироваться или ударяться о стенки башни. Следовательно, общая площадь поверхности контакта с жидкостью уменьшается, что снижает эффективность улавливания скруббера.
Распылительная колонна с перекрестным потоком В дополнение к конфигурации с противотоком, поток в распылительных колоннах может быть либо перекрестным, либо перекрестным потоком.
Распылительные колонны с впускным потоком, входящий газ и жидкость текут в одном направлении. Поскольку поток газа не «толкается» против распылителей жидкости, скорость газа через сосуды выше, чем в противоточных распылительных колоннах. Следовательно, распылительные колонны с противотоком меньше, чем с противоточными распылительными колоннами, которые обрабатывают такое же количество отработанного потока. В распылительных колоннах с перекрестным потоком, также называемых скрубберами с горизонтальным распылением, газ и жидкость текут в направлениях, перпендикулярных друг другу.
В этом сосуде газ проходит горизонтально через несколько секций распыления. Количество и качество жидкости, распыляемой в каждой секции, можно варьировать, обычно самая чистая жидкость (если используется переработанная жидкость) распыляется в последнем наборе распылителей.
Распылительные башни - это низкоэнергетические скрубберы. Контактная сила намного ниже, чем в скрубберах Вентури, и перепады давления в таких системах обычно составляют менее 2,5 см (1 дюйм) водяного столба. Соответственно, эффективность улавливания мелких частиц ниже, чем у более энергоемких устройств. Они подходят для улавливания крупных частиц диаметром более 10–25 мкм, хотя при повышенном давлении жидкости на входе в сопло можно улавливать частицы диаметром 2,0 мкм.
Более мелкие капли могут образовываться при более высоком давлении жидкости у сопла. Наивысшая эффективность сбора достигается, когда образуются маленькие капли, а разница между скоростью капли и скоростью движущихся вверх частиц велика. Однако мелкие капли имеют небольшую скорость осаждения, поэтому существует оптимальный диапазон размеров капель для скрубберов, которые работают по этому механизму.
Этот диапазон размеров капель составляет от 500 до 1000 мкм для колонн с гравитационным напылением (противотоком). Закачка воды под очень высоким давлением - 2070–3100 кПа (300–450 фунтов на квадратный дюйм) - создает туман из очень мелких капель. В таких случаях может быть достигнута более высокая эффективность улавливания частиц, поскольку существуют иные механизмы улавливания. Однако эти распылительные форсунки могут использовать больше энергии для образования капель, чем трубка Вентури, работающая с той же эффективностью сбора.
Распылительные колонны могут использоваться для поглощения газа , но они не так эффективны, как набивная или пластина башни. Распылительные колонны могут быть очень эффективными для удаления загрязнителей, если загрязнители хорошо растворимы или если в жидкость добавлен химический реагент.
Например, распылительные колонны используются для удаления газа HCl из выхлопных газов при производстве соляной кислоты. При производстве суперфосфата, используемого при производстве удобрений, газы SiF 4 и HF удаляются из различных точек процесса. Для удаления этих хорошо растворимых соединений использовались распылительные башни. Распылительные башни также используются для удаления запаха на предприятиях по производству костной муки и сала путем очистки выхлопных газов раствором KMnO 4.
из-за их способности обрабатывать большие объемы газа в в агрессивных средах, распылительные колонны также используются в ряде систем десульфуризации дымовых газов в качестве первой или второй стадии в процессе удаления загрязнителя.
В распылительной башне абсорбция может быть увеличена за счет уменьшения размера капель жидкости и / или увеличения отношения жидкости к газу (L / G). Однако для достижения любого из них требуется увеличение как потребляемой мощности, так и эксплуатационных расходов. Кроме того, физический размер распылительной башни ограничивает количество жидкости и размер капель, которые можно использовать.
Основным преимуществом распылительных колонн перед другими скрубберами является их полностью открытая конструкция; у них нет внутренних частей, кроме. Эта функция устраняет многие проблемы накопления накипи и засорения, связанные с другими скрубберами. Основные проблемы технического обслуживания - это засорение или эрозия распылительных форсунок, особенно при использовании рециркулированной жидкости для скруббера. Чтобы уменьшить эти проблемы, используется система отстаивания или фильтрации для удаления абразивных частиц из рециркулируемой промывной жидкости перед ее закачкой обратно в форсунки.
Распылительные колонны - это недорогие регулирующие устройства, в основном используемые для кондиционирования газа (охлаждения или увлажнения) или для удаления частиц или газа на первой стадии. Они также используются во многих системах десульфуризации дымовых газов для уменьшения закупоривания и образования накипи из-за загрязнителей.
Во многих очистных системах используются распылители до или в нижней части основного скруббера для удаления крупных частиц, которые могут забить его.
Распылительные колонны эффективно используются для удаления крупных частиц и хорошо растворимых газов. Перепад давления на опорах очень низкий - обычно менее 2,5 см (1,0 дюйма) водяного столба; таким образом, эксплуатационные расходы скруббера относительно низкие. Однако затраты на перекачку жидкости могут быть очень высокими.
Распылительные башни бывают разных размеров - маленькие для обработки небольших потоков газа 0,05 м / с (106 футов / мин) или меньше, и большие для обработки больших потоков выхлопных газов 50 м / с (106 000 м / мин) или выше. Из-за необходимой низкой скорости газа блоки, работающие с большими расходами газа, обычно имеют большие размеры. Рабочие характеристики распылительных колонн представлены в следующей таблице.
| Рабочие характеристики распылительных колонн | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Загрязнитель | Перепад давления (Δp) | Отношение жидкости к газу (L / G) | Liquid -входное давление (p L) | Эффективность удаления | Области применения |
| Газы | 1,3–7,6 см воды | 0,07–2,70 л / м (0,5–20 галлонов / 1000 футов) | 70–2800 кПа | 50–90% (высокий КПД только тогда, когда газ очень растворим) | Горнодобывающая промышленность. Химическая промышленность. Котлы и мусоросжигательные установки. Черная металлургия |
| Частицы | 0,5–3,0 дюйма воды | 5 галлонов / 1000 футов - это нормально;>10 при использовании распылителей под давлением | 10–400 фунтов на кв. Дюйм | Диаметр 2–8 мкм | |
