吸收解吸實(shí)訓(xùn)裝置改進(jìn)方案

張星

【摘 要】吸收解吸是化工生產(chǎn)中重要的單元操作之一，廣泛的應(yīng)用于混合氣體的分離過(guò)程。我院化工單元操作實(shí)訓(xùn)課程通過(guò)對(duì)吸收解吸裝置的操作實(shí)訓(xùn)，使學(xué)生理解和掌握吸收解吸過(guò)程的基本原理、工藝過(guò)程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、工藝流程、操作方法、影響因素等，具有十分重要的地位和作用。隨著在教學(xué)過(guò)程中對(duì)設(shè)備的不斷研究和深入理解，本著能量綜合利用和貼近生產(chǎn)實(shí)際的原則，本文分析了裝置目前的使用狀況及裝置本身情況，提出對(duì)實(shí)訓(xùn)裝置的若干改進(jìn)方案以及具體實(shí)施方法，同時(shí)對(duì)裝置日常維護(hù)保養(yǎng)作了闡述，并闡述了預(yù)期能夠達(dá)到的效果。

【關(guān)鍵詞】實(shí)訓(xùn)裝置 吸收解吸 裝置改進(jìn)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）34-0030-02

一、吸收解吸實(shí)訓(xùn)裝置使用情況介紹

我院吸收解吸實(shí)訓(xùn)室目前有八套裝置供學(xué)生使用，裝置采用水吸收空氣-二氧化碳混合氣，并用空氣氣提將吸收液解吸。吸收塔所用的空氣由空氣壓縮機(jī)提供，二氧化碳由鋼瓶提供，可以調(diào)節(jié)混合氣的流量和組成，裝置運(yùn)行過(guò)程中的基本參數(shù)如流量、壓力、溫度等都在儀表控制臺(tái)顯示，通過(guò)儀表控制臺(tái)可以對(duì)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)。

目前本實(shí)訓(xùn)室的八套裝置均能正常運(yùn)行，能夠滿足我院畢業(yè)生和企業(yè)培訓(xùn)學(xué)院的實(shí)訓(xùn)需求，自從2009年投入使用后，基本每個(gè)學(xué)期都有500至800名學(xué)生在本實(shí)訓(xùn)室實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，裝置利用率達(dá)到百分之九十以上。

二、裝置使用過(guò)程中存在的問(wèn)題

由于裝置自從安裝調(diào)試合格后基本一直處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，因此隨著使用年限的增長(zhǎng)不可避免了出現(xiàn)了一些問(wèn)題，這些問(wèn)題總結(jié)起來(lái)有以下幾個(gè)方面：

1、填料塔內(nèi)氣液接觸狀況

八套裝置的填料塔內(nèi)裝有不同類(lèi)型的填料，分別有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、扁環(huán)、金屬鞍環(huán)以及絲網(wǎng)波紋填料幾種類(lèi)型，其中亂堆填料由于排放無(wú)規(guī)則導(dǎo)致液相在塔內(nèi)下降過(guò)程中分布不均勻，尤其是瓷質(zhì)拉西環(huán)，由于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，環(huán)壁較厚，很容易發(fā)生溝流和壁流現(xiàn)象，影響塔內(nèi)氣液接觸狀況，對(duì)吸收和解吸的效果造成了一定影響，使吸收塔的吸收率下降。

吸收塔和解吸塔內(nèi)填料層高度偏高，填料層頂部離氣體出口偏近，塔內(nèi)上升氣體沒(méi)有足夠的空間與液相分離，會(huì)夾帶一部分水滴出塔，有可能對(duì)二氧化碳在線分析儀的分析結(jié)果造成影響，并且在工業(yè)生產(chǎn)中，液滴夾帶現(xiàn)象也應(yīng)當(dāng)盡量避免。

2、解吸塔內(nèi)解吸效果

解吸塔內(nèi)采用氣提解吸法，用空氣作為氣提氣，相對(duì)于其它解吸方法而言，此方法的解吸效果稍差，而且解吸塔頂尾氣是二氧化碳和空氣的混合氣，并不是高純度的二氧化碳?xì)狻?/p>

3、原料二氧化碳消耗量

本實(shí)訓(xùn)室所用的原料二氧化碳由鋼瓶提供，由于設(shè)備使用率較高，在使用過(guò)程中二氧化碳的消耗量較大，而且經(jīng)過(guò)解吸的二氧化碳和空氣的混合氣是直接放空，造成二氧化碳不能回收利用。鋼瓶?jī)?nèi)氣壓不夠時(shí)需要聯(lián)系廠家重新充氣，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在設(shè)備正常使用的情況下，八套裝置的鋼瓶平均兩個(gè)月就要充一次氣，既耽誤學(xué)生實(shí)訓(xùn)使用又不經(jīng)濟(jì)。

4、介質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕狀況

本實(shí)訓(xùn)所用介質(zhì)為水、空氣、二氧化碳，相對(duì)其他物質(zhì)而言，這三種物質(zhì)的腐蝕性都比較低，不會(huì)對(duì)管道、閥門(mén)造成太大的腐蝕，塔體本身鋼化玻璃制作，不存在腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)對(duì)設(shè)備的腐蝕和影響主要存在于填料塔內(nèi)液體分布器和填料上。塔內(nèi)液體分布器類(lèi)型為蓮蓬頭式，通過(guò)小孔將吸收劑分布在填料層上，隨著使用年限的不斷增加，液體分布器的分布孔出現(xiàn)了一些生銹現(xiàn)象，影響分布器的分布效果，使吸收劑在塔內(nèi)不能均勻分布，降低吸收劑的實(shí)際流量，對(duì)吸收和解吸的效果造成一定影響。

進(jìn)入吸收塔的空氣由空氣壓縮機(jī)提供，往復(fù)式壓縮機(jī)在壓縮氣體過(guò)程中會(huì)使氣體中帶油，同時(shí)壓縮過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定水分，油和水混在壓縮空氣中被一塊帶入吸收塔內(nèi)，在吸收解吸循環(huán)過(guò)程中使整個(gè)系統(tǒng)都有油污，油污積存在填料內(nèi)部會(huì)降低填料的有效傳質(zhì)面積，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成塔內(nèi)阻力增大，不利于吸收解吸的進(jìn)行。

三、裝置改進(jìn)方案

針對(duì)以上提出的裝置運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出裝置改進(jìn)方案，主要從填料塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管道流程布局兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)在日常使用中注意對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)。

1、填料塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn)

在本實(shí)訓(xùn)裝置中，填料塔內(nèi)液體分布裝置都采用蓮蓬頭式液體分布器，相對(duì)于其他液體分布裝置而言，這種液體分布器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但是噴頭處小孔直徑較小，容易發(fā)生噴頭堵塞和銹蝕的現(xiàn)象，使液相在塔內(nèi)填料層分布不均勻。綜合比較各種液體分布器的特點(diǎn)，建議用采用具有較大操作彈性和較好抗污堵性的槽式液體分布器。本實(shí)訓(xùn)室內(nèi)八套裝置的結(jié)構(gòu)和填料每?jī)膳_(tái)是相同的，因此可以更換其中四臺(tái)裝置的液體分布器，可以比較出其他條件相同的情況下不同分布性能的液體分布器對(duì)吸收解吸效果的影響。

填料塔內(nèi)填料層高度較高，不利于塔頂?shù)臍庖悍蛛x，并且出塔氣帶液較多時(shí)會(huì)對(duì)二氧化碳在線分析儀造成一定的影響，影響分析結(jié)果，因此建議在塔頂液體分布器上方增設(shè)絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除沫器是由金屬絲或塑料絲編結(jié)而成，比表面積較大、孔隙率大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，能夠除去5μm的微小液滴，除沫效率較高。

2、管路流程布局改進(jìn)

針對(duì)填料塔內(nèi)解吸效果不理想以及原料二氧化碳耗量較大的情況，根據(jù)本實(shí)訓(xùn)室裝置特點(diǎn)，可以將管路流程做適當(dāng)改進(jìn)。

裝置流程中吸收液的解吸采用氣提解吸法將水中溶解的二氧化碳進(jìn)行解吸，解吸過(guò)程是在常溫常壓下操作，忽略了溫度、壓力對(duì)溶液溶解度的影響，且不能將溶解的二氧化碳完全解吸，造成解吸液濃度較高，對(duì)吸收效果造成影響。二氧化碳由鋼瓶提供，由于鋼瓶?jī)?nèi)二氧化碳減壓氣化過(guò)程中會(huì)吸收熱量，因此在鋼瓶出口處要設(shè)置加熱保溫電源，以補(bǔ)償二氧化碳?xì)饣盏臒崃浚乐箿囟冗^(guò)低導(dǎo)致二氧化碳直接固化堵塞管道。根據(jù)以上分析，為了在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中能夠體現(xiàn)出溫度變化對(duì)解吸效果的影響，可將電加熱器設(shè)置于吸收液進(jìn)入解吸塔的管線上，通過(guò)加熱提高吸收液溫度，使解吸過(guò)程能夠更容易進(jìn)行。同時(shí)，從解吸塔底部流出的解吸液由于溫度較高，可與鋼瓶出口的低溫二氧化碳?xì)鈸Q熱，使解吸液溫度降低有利于吸收過(guò)程，并保證二氧化碳不會(huì)因過(guò)冷而固化。通過(guò)這樣的改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)能量的綜合利用，并能體現(xiàn)出溫度變化對(duì)吸收、解吸效果的影響，也可以比較加熱解吸與氣提解吸兩種不同解吸方法的效果。

3、日常操作維護(hù)注意事項(xiàng)

在日常使用中，為了延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命并保證穩(wěn)定運(yùn)行，要對(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。日常維護(hù)主要側(cè)重于空氣壓縮機(jī)、實(shí)訓(xùn)裝置以及純水機(jī)三個(gè)方面。

空氣壓縮機(jī)為往復(fù)式壓縮機(jī)，使用過(guò)程中應(yīng)每天打開(kāi)儲(chǔ)氣罐底部活塞放水，防止油水混合物隨壓縮空氣進(jìn)入設(shè)備內(nèi)造成管道和設(shè)備堵塞。應(yīng)當(dāng)定時(shí)添加機(jī)油，防止壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子磨損，并隨時(shí)檢查壓縮機(jī)有無(wú)異響、振動(dòng)情況，并隨時(shí)聯(lián)系維修人員進(jìn)行維修處理。

純水機(jī)在使用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)按時(shí)清洗，根據(jù)純水機(jī)維護(hù)使用說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)每周進(jìn)行沖洗，每次沖洗時(shí)間不得少于半個(gè)小時(shí)。

四、預(yù)期達(dá)到的效果

通過(guò)以上幾個(gè)方面的改進(jìn)，預(yù)期可以達(dá)到以下效果：

1、由于增加了溫度對(duì)吸收解吸過(guò)程的影響，效果會(huì)明顯增強(qiáng)。具體結(jié)果應(yīng)體現(xiàn)在吸收尾氣二氧化碳濃度下降、解吸尾氣二氧化碳濃度增高以及吸收率增大等方面。同時(shí)在實(shí)際操作中，還可以讓同學(xué)在一套裝置上對(duì)比只有加熱解吸與加熱、氣提兩種解吸方法同時(shí)進(jìn)行時(shí)對(duì)解吸效果的影響。

2、原料消耗

通過(guò)將解吸塔尾氣中的二氧化碳回收利用，可以大大減少二氧化碳的消耗量，預(yù)計(jì)二氧化碳的利用率將會(huì)達(dá)到目前的兩倍以上，既節(jié)約成本又能使學(xué)生樹(shù)立節(jié)能降耗的理念。

3、能量綜合利用

將加熱器改裝到吸收液進(jìn)入解吸塔的管線上，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收液的加熱，體現(xiàn)溫度對(duì)吸收解吸效果的影響，同時(shí)還能保證二氧化碳不會(huì)在低溫下固化，提高了熱能利用率。

4、裝置使用壽命

通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)、純水機(jī)和裝置的日常維護(hù)以及精心操作，可以延長(zhǎng)裝置使用年限，能夠更好地為我院學(xué)生和企業(yè)培訓(xùn)職工服務(wù)。