酸性水汽提裝置旋噴脫硫?qū)嶒炑芯?/h1>
2022-11-21 16:11黃衛(wèi)存
當(dāng)代化工研究 2022年20期
＊黃衛(wèi)存
（鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司 浙江 315040）
1.引言
在煉制石油的過程中，會產(chǎn)生大量的酸性水，通過酸性水汽提裝置可以對酸性水進(jìn)行凈化后再循環(huán)利用。在汽提裝置中有多個大型酸性水儲罐，單個罐頂會產(chǎn)生流量約為200m3/h含硫化氫酸性氣，需對罐頂氣進(jìn)行脫硫后才能排至瓦斯管網(wǎng)或火炬[1]。目前工業(yè)生產(chǎn)中，處理工業(yè)污染水的汽提裝置，常采用的工藝流程大致有四種，包含單塔加壓側(cè)線抽出汽提、單塔加壓無側(cè)線汽提、單塔常壓汽提、雙塔加壓汽提[2]。在汽提工藝中，塔頂排除的氣體中95%以上都是水蒸氣，因此如果采用化學(xué)試劑處理會造成大量試劑浪費(fèi)，投入成本高且效率低，所以比較常見的方法是采用火炬焚燒的方法，直接利用燃燒將H2S、NH3氧化為SO2、N2和H2O，直接去除污染氣體，生成無毒氣體，直接排放到大氣中。含硫廢氣的存在不僅會在開采、處理和運(yùn)輸?shù)倪^程中造成設(shè)備和管道的腐蝕[3]，用作燃料時也會污染環(huán)境，危害人體健康[4]。因此對酸性水進(jìn)行脫硫處理具有十分重要的意義。目前主流脫除硫化氫的方法分為干法脫硫、濕法脫硫。干法脫硫成本相對較低，在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用，但其脫硫效率相對其他方法較低，僅為70%左右[5]，并且干法脫硫劑在使用一定時間后需要更換，從而產(chǎn)生一定量的危廢，還需要更換過程的停工檢修時間。濕法脫硫由于其極高的吸收效率被廣泛運(yùn)用，脫硫塔就是最普遍的濕法脫硫方法運(yùn)用[6]。傳統(tǒng)的化學(xué)吸收法去除速度快，吸收率高，但容易腐蝕設(shè)備[7]，所需的停留時間較長，設(shè)備重量和整體占地面積較大，所使用的脫硫設(shè)備氣液比較高，吸收液用量較大，吸收液需要一定的再生能耗和損耗，吸收液流速較慢會形成一定區(qū)域的結(jié)垢或堵塞，從而增加整塔壓降。
本研究致力于開發(fā)高效的酸性水汽提噴射吸收脫硫技術(shù)，使用氣相旋流-液相射流吸收器及設(shè)備對酸性水汽提中的含硫廢氣進(jìn)行處理，在確保達(dá)標(biāo)的前提下，通過吸收液霧化及霧滴湍流運(yùn)動，大幅擴(kuò)大傳質(zhì)面積和傳質(zhì)速率，從而降低氣液比、減少吸收液用量、大大減少氣相停留時間，提高吸收液流速從而避免結(jié)垢堵塞，使裝置占地、投資維護(hù)成本均大幅降低，與現(xiàn)如今節(jié)能減排相契合，具有重要的社會環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益。
2.實(shí)驗部分
準(zhǔn)備好待處理氣體的吸收劑在氣相旋流-液相射流吸收器中的存在狀態(tài)可以是霧狀或者細(xì)射流兩種，并與切向進(jìn)入的旋流氣體產(chǎn)生碰撞。當(dāng)高速運(yùn)動的氣體旋流場中，吸收液液滴受到切向的剪切力作用，發(fā)生液滴破碎成為無數(shù)更為微小的液滴，液滴表面不斷更新，吸收能力達(dá)到最佳。此破碎重組過程不同濃度含H2S的酸性氣體由風(fēng)機(jī)從儲氣瓶中吸出，沿切向射入氣相旋流-液相射流凈化器，同時儲液箱中的吸收液由水泵吸出，進(jìn)入凈化器，并由管壁上小孔打散，形成細(xì)小水柱，流程如圖1所示。
本次實(shí)驗主要研究含硫化氫氣體的流量與待處理氣體中硫化氫的濃度、堿性吸收液中Na2CO3的濃度、堿性吸收液進(jìn)入旋風(fēng)吸收器中心段時的流量等各種工藝參數(shù)對含有H2S的混合氣體脫除率的影響。對氣相旋流-液相射流吸收器脫除硫化氫氣體的效果和可行性進(jìn)行研究，拓展該裝置于此領(lǐng)域的應(yīng)用。
實(shí)驗采用常溫空氣與H2S的混合氣體模擬氣體，吸收液采用Na2CO3溶液。實(shí)驗開始前將濃度為CL的Na2CO3溶液共30L倒入液體循環(huán)槽中并攪拌均勻，通過加熱裝置將循環(huán)罐中的溫度恒定控制在溫度T，打開液泵為溶液加壓，將Na2CO3溶液輸送至氣相旋流-液相射流吸收器的夾套中，并將液體流量控制在所需值QL，通過液體轉(zhuǎn)移作用將吸收的液體轉(zhuǎn)移到泵中。經(jīng)過液泵輸送，堿性吸收劑通過裝置的噴射孔噴入氣相旋流-液相射流吸收器中。實(shí)驗開始時，打開H2S鋼瓶和風(fēng)機(jī)，使兩種氣體混合，通入氣相旋流-液相射流吸收器中，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)速大小，使氣體流量達(dá)到所需值QG。在氣相旋流-液相射流吸收器中，氣液兩相發(fā)生劇烈的旋流吸收反應(yīng)。通過反應(yīng)，凈化后的含硫混合氣體從上部出氣口排出，堿性吸收劑從裝置下部液體出口流出，并循環(huán)使用。實(shí)驗過程中控制環(huán)境溫度在25℃左右，上下不超過2℃，氣相旋流-液相射流吸收器內(nèi)部溫度由所安裝的溫度計監(jiān)測。硫化氫的吸收率η由下式定義：
式中，cin表示H2S的入口濃度，mg/m3；cout表示H2S的出口濃度，mg/m3。
3.實(shí)驗結(jié)果與討論
(1)氣體流量對含硫氣體凈化效率的影響
當(dāng)H2S進(jìn)口濃度cin=100mg/m3，溫度為25℃，Na2CO3吸收液流量QL=100L/h，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。吸收液使用量高于吸收反應(yīng)過程所需要的用量時，研究在三種不同噴射角度下氣體流量對脫硫效率的影響，控制氣體流量變化區(qū)間為5～17m3/h，實(shí)驗結(jié)果如圖2所示。由實(shí)驗結(jié)果可知，在三種噴射角度的情況下，脫硫效率均隨著氣體流量的增大而持續(xù)下降。當(dāng)氣體流量相同時，噴射角度為0°時對含硫氣體凈化效率最高，可達(dá)到95.52%，其中噴射角度為-45°時效率最低。
從圖2可以得出：隨著待處理氣體的流量不斷升高，而氣相旋流-液相射流吸收器的孔徑不變，氣相速率開始不斷增高。在整個實(shí)驗過程中，隨著氣相速率的持續(xù)提升，硫化氫的脫除率不斷下降。待處理氣體的初始速率越大，使待處理氣體更快的離開氣相旋流-液相射流吸收器，因此減少了待處理氣體在吸收器中的被處理時間。當(dāng)氣速較小時，待處理氣體的初始速率可以適當(dāng)提高氣相與液相的相對速率，待處理氣體以適當(dāng)?shù)那懈盍θテ扑榧羟形找海軌蚴瓜嘟缑婷娣e維持在最佳的范圍內(nèi)，保證傳質(zhì)效果。根據(jù)實(shí)驗結(jié)果，適當(dāng)降低進(jìn)口氣速，能夠使氣相與液相的相互作用力維持在更好的水平，提高對硫化氫的吸收效果。當(dāng)待處理氣體流量在5～12m3/h區(qū)間內(nèi)時，吸收速率降低較為平緩，當(dāng)氣速大于12m3/h時，吸收速率隨氣量增加而下降明顯，說明氣速過快，大量混合氣體已經(jīng)來不及與吸收液進(jìn)行反應(yīng)而直接排出。因此，具體的單位時間氣體處理量需依照實(shí)際情況進(jìn)行計算。
(2)吸收液流量對含硫氣體凈化效率的影響
當(dāng)H2S進(jìn)口濃度cin=100mg/m3，溫度為25℃，總氣體流量QG=17m3/h，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。吸收液使用量高于吸收反應(yīng)過程所需要的用量時，研究在三種不同噴射角度下吸收液流量對脫硫效率的影響，控制吸收液流量變化區(qū)間為60～120L/h，實(shí)驗結(jié)果如圖3所示。由實(shí)驗結(jié)果可知，在三種噴射角度的情況下，脫硫效率均隨著吸收液流量的增大而持續(xù)上升。當(dāng)吸收液流量相同時，噴射角度為0°時對含硫氣體凈化效率最高，可達(dá)到87.01%，其中噴射角度為-45°時效率最低。
從圖3可以得出：隨著所進(jìn)入Na2CO3吸收液的流量不斷增加，對待處理氣體之中硫化氫的吸收效果呈上升狀態(tài)，當(dāng)噴射角為0°，進(jìn)入吸收液流量在60～80L/h之間時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率緩慢上升，約從77.8%上升至79.01%；進(jìn)入吸收液流量在80～100L/h之間時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率迅速上升，約從79.01%上升至85.23%；當(dāng)吸收液流量大于100L/h后，對硫化物的吸收效率再次恢復(fù)緩慢上升狀態(tài)，當(dāng)吸收流量達(dá)到120L/h時，吸收率最高可以達(dá)到87.01%。經(jīng)分析，初始階段隨著吸收液的進(jìn)入流量不斷提升，而氣相旋流-液相射流吸收器的孔徑不變，其在凈化器內(nèi)的速率不斷提升，氣相與液相之間的相對速率隨之提升，相互作用力增強(qiáng)，但因為流速限制，噴射壓力不足，液體不能完成霧化，此時液體破碎效果在緩慢增強(qiáng)，因此吸收效率上升緩慢。當(dāng)進(jìn)入吸收液流量在80～100L/h之間時，液滴破碎效果增強(qiáng)，氣液相互作用力不斷增強(qiáng)，由于氣相旋流-液相射流吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計，液相開始轉(zhuǎn)變?yōu)殪F狀，不再以細(xì)小液柱形態(tài)與帶吸收氣體接觸，而霧化的吸收劑形態(tài)大大增加了碳酸鈉與硫化氫的接觸面積，使得對硫化氫的吸收效果呈現(xiàn)快速上升趨勢。而當(dāng)液相流量超過100L/h后，液體霧化效果已經(jīng)基本達(dá)到最優(yōu)效果，不會再有明顯提升，氣液接觸面積已達(dá)最大，所以吸收效率上升平緩。
(3)H2S濃度對含硫氣體凈化效率的影響
當(dāng)總氣體流量=17m3/h，溫度為25℃，Na2CO3吸收液流量QL=100L/h，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。吸收液使用量高于吸收反應(yīng)過程所需要的用量時，研究在三種不同噴射角度下H2S進(jìn)口濃度cin對脫硫效率的影響，控制H2S進(jìn)口濃度cin變化區(qū)間為40～160mg/m3，實(shí)驗結(jié)果如圖4所示。由實(shí)驗結(jié)果可知，在三種噴射角度的情況下，脫硫效率均隨著H2S進(jìn)口濃度cin的增大而持續(xù)上升。當(dāng)H2S進(jìn)口濃度cin相同時，噴射角度為0°時對含硫氣體凈化效率最高，可達(dá)到86.76%，其中噴射角度為-45°時效率最低。
從圖4可以得出：當(dāng)硫化氫含量處于40～160mg/m3區(qū)間內(nèi)，隨著待處理氣體中的硫化氫含量不斷上升，對硫化氫的吸收效果逐漸提升，碳酸鈉吸收液對硫化氫的吸收效率最高可以達(dá)到86.76%。經(jīng)分析可知，當(dāng)混合氣體中的硫化氫含量增大時，吸收液中的Na2CO3可以對H2S進(jìn)行充分反應(yīng)吸收，當(dāng)霧化效果達(dá)到最佳時，氣相旋流-液相射流吸收器中的旋流場造成破碎液滴，使得硫化氫與碳酸鈉的反應(yīng)加快，有效地去除混合氣體中的硫化氫氣體，從而提高了對硫化氫的吸收效率。在實(shí)驗條件下，當(dāng)待處理氣體中的硫化氫含量在合適范圍內(nèi)時，使用碳酸鈉吸收液的氣相旋流-液相射流吸收器可以有效地對低濃度硫化氫氣體進(jìn)行脫除作業(yè)。且硫化氫的濃度越高，氣相旋流-液相射流吸收器對硫化氫的吸收效果越好。
4.結(jié)論
當(dāng)各項實(shí)驗參數(shù)相同時，采用同種堿性吸收液進(jìn)行實(shí)驗，由此可得當(dāng)射流孔噴射角度為0°時，氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率最高，當(dāng)噴射角度為-45°時，對含硫氣體的凈化效率最低。
氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率隨著氣體流量的增大而降低，氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率隨著吸收液流量的增大而增大，氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率隨著混合氣體中H2S濃度cin的增大而上升。控制其他條件相同，實(shí)驗條件下，當(dāng)氣相進(jìn)氣流量達(dá)到5m3/h時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率可以達(dá)到95.52%；控制其他條件相同，實(shí)驗條件下，當(dāng)吸收液流量達(dá)到120L/h時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率最大可以達(dá)到87.01%；控制其他條件相同，實(shí)驗條件下，當(dāng)混合氣體中H2S的濃度在160mg/m3時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率可以達(dá)到86.76%。
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＊黃衛(wèi)存
（鎮(zhèn)海石化工程股份有限公司 浙江 315040）
1.引言
在煉制石油的過程中，會產(chǎn)生大量的酸性水，通過酸性水汽提裝置可以對酸性水進(jìn)行凈化后再循環(huán)利用。在汽提裝置中有多個大型酸性水儲罐，單個罐頂會產(chǎn)生流量約為200m3/h含硫化氫酸性氣，需對罐頂氣進(jìn)行脫硫后才能排至瓦斯管網(wǎng)或火炬[1]。目前工業(yè)生產(chǎn)中，處理工業(yè)污染水的汽提裝置，常采用的工藝流程大致有四種，包含單塔加壓側(cè)線抽出汽提、單塔加壓無側(cè)線汽提、單塔常壓汽提、雙塔加壓汽提[2]。在汽提工藝中，塔頂排除的氣體中95%以上都是水蒸氣，因此如果采用化學(xué)試劑處理會造成大量試劑浪費(fèi)，投入成本高且效率低，所以比較常見的方法是采用火炬焚燒的方法，直接利用燃燒將H2S、NH3氧化為SO2、N2和H2O，直接去除污染氣體，生成無毒氣體，直接排放到大氣中。含硫廢氣的存在不僅會在開采、處理和運(yùn)輸?shù)倪^程中造成設(shè)備和管道的腐蝕[3]，用作燃料時也會污染環(huán)境，危害人體健康[4]。因此對酸性水進(jìn)行脫硫處理具有十分重要的意義。目前主流脫除硫化氫的方法分為干法脫硫、濕法脫硫。干法脫硫成本相對較低，在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用，但其脫硫效率相對其他方法較低，僅為70%左右[5]，并且干法脫硫劑在使用一定時間后需要更換，從而產(chǎn)生一定量的危廢，還需要更換過程的停工檢修時間。濕法脫硫由于其極高的吸收效率被廣泛運(yùn)用，脫硫塔就是最普遍的濕法脫硫方法運(yùn)用[6]。傳統(tǒng)的化學(xué)吸收法去除速度快，吸收率高，但容易腐蝕設(shè)備[7]，所需的停留時間較長，設(shè)備重量和整體占地面積較大，所使用的脫硫設(shè)備氣液比較高，吸收液用量較大，吸收液需要一定的再生能耗和損耗，吸收液流速較慢會形成一定區(qū)域的結(jié)垢或堵塞，從而增加整塔壓降。
本研究致力于開發(fā)高效的酸性水汽提噴射吸收脫硫技術(shù)，使用氣相旋流-液相射流吸收器及設(shè)備對酸性水汽提中的含硫廢氣進(jìn)行處理，在確保達(dá)標(biāo)的前提下，通過吸收液霧化及霧滴湍流運(yùn)動，大幅擴(kuò)大傳質(zhì)面積和傳質(zhì)速率，從而降低氣液比、減少吸收液用量、大大減少氣相停留時間，提高吸收液流速從而避免結(jié)垢堵塞，使裝置占地、投資維護(hù)成本均大幅降低，與現(xiàn)如今節(jié)能減排相契合，具有重要的社會環(huán)保經(jīng)濟(jì)效益。
2.實(shí)驗部分
準(zhǔn)備好待處理氣體的吸收劑在氣相旋流-液相射流吸收器中的存在狀態(tài)可以是霧狀或者細(xì)射流兩種，并與切向進(jìn)入的旋流氣體產(chǎn)生碰撞。當(dāng)高速運(yùn)動的氣體旋流場中，吸收液液滴受到切向的剪切力作用，發(fā)生液滴破碎成為無數(shù)更為微小的液滴，液滴表面不斷更新，吸收能力達(dá)到最佳。此破碎重組過程不同濃度含H2S的酸性氣體由風(fēng)機(jī)從儲氣瓶中吸出，沿切向射入氣相旋流-液相射流凈化器，同時儲液箱中的吸收液由水泵吸出，進(jìn)入凈化器，并由管壁上小孔打散，形成細(xì)小水柱，流程如圖1所示。
本次實(shí)驗主要研究含硫化氫氣體的流量與待處理氣體中硫化氫的濃度、堿性吸收液中Na2CO3的濃度、堿性吸收液進(jìn)入旋風(fēng)吸收器中心段時的流量等各種工藝參數(shù)對含有H2S的混合氣體脫除率的影響。對氣相旋流-液相射流吸收器脫除硫化氫氣體的效果和可行性進(jìn)行研究，拓展該裝置于此領(lǐng)域的應(yīng)用。
實(shí)驗采用常溫空氣與H2S的混合氣體模擬氣體，吸收液采用Na2CO3溶液。實(shí)驗開始前將濃度為CL的Na2CO3溶液共30L倒入液體循環(huán)槽中并攪拌均勻，通過加熱裝置將循環(huán)罐中的溫度恒定控制在溫度T，打開液泵為溶液加壓，將Na2CO3溶液輸送至氣相旋流-液相射流吸收器的夾套中，并將液體流量控制在所需值QL，通過液體轉(zhuǎn)移作用將吸收的液體轉(zhuǎn)移到泵中。經(jīng)過液泵輸送，堿性吸收劑通過裝置的噴射孔噴入氣相旋流-液相射流吸收器中。實(shí)驗開始時，打開H2S鋼瓶和風(fēng)機(jī)，使兩種氣體混合，通入氣相旋流-液相射流吸收器中，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)速大小，使氣體流量達(dá)到所需值QG。在氣相旋流-液相射流吸收器中，氣液兩相發(fā)生劇烈的旋流吸收反應(yīng)。通過反應(yīng)，凈化后的含硫混合氣體從上部出氣口排出，堿性吸收劑從裝置下部液體出口流出，并循環(huán)使用。實(shí)驗過程中控制環(huán)境溫度在25℃左右，上下不超過2℃，氣相旋流-液相射流吸收器內(nèi)部溫度由所安裝的溫度計監(jiān)測。硫化氫的吸收率η由下式定義：
式中，cin表示H2S的入口濃度，mg/m3；cout表示H2S的出口濃度，mg/m3。
3.實(shí)驗結(jié)果與討論
(1)氣體流量對含硫氣體凈化效率的影響
當(dāng)H2S進(jìn)口濃度cin=100mg/m3，溫度為25℃，Na2CO3吸收液流量QL=100L/h，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。吸收液使用量高于吸收反應(yīng)過程所需要的用量時，研究在三種不同噴射角度下氣體流量對脫硫效率的影響，控制氣體流量變化區(qū)間為5～17m3/h，實(shí)驗結(jié)果如圖2所示。由實(shí)驗結(jié)果可知，在三種噴射角度的情況下，脫硫效率均隨著氣體流量的增大而持續(xù)下降。當(dāng)氣體流量相同時，噴射角度為0°時對含硫氣體凈化效率最高，可達(dá)到95.52%，其中噴射角度為-45°時效率最低。
從圖2可以得出：隨著待處理氣體的流量不斷升高，而氣相旋流-液相射流吸收器的孔徑不變，氣相速率開始不斷增高。在整個實(shí)驗過程中，隨著氣相速率的持續(xù)提升，硫化氫的脫除率不斷下降。待處理氣體的初始速率越大，使待處理氣體更快的離開氣相旋流-液相射流吸收器，因此減少了待處理氣體在吸收器中的被處理時間。當(dāng)氣速較小時，待處理氣體的初始速率可以適當(dāng)提高氣相與液相的相對速率，待處理氣體以適當(dāng)?shù)那懈盍θテ扑榧羟形找海軌蚴瓜嘟缑婷娣e維持在最佳的范圍內(nèi)，保證傳質(zhì)效果。根據(jù)實(shí)驗結(jié)果，適當(dāng)降低進(jìn)口氣速，能夠使氣相與液相的相互作用力維持在更好的水平，提高對硫化氫的吸收效果。當(dāng)待處理氣體流量在5～12m3/h區(qū)間內(nèi)時，吸收速率降低較為平緩，當(dāng)氣速大于12m3/h時，吸收速率隨氣量增加而下降明顯，說明氣速過快，大量混合氣體已經(jīng)來不及與吸收液進(jìn)行反應(yīng)而直接排出。因此，具體的單位時間氣體處理量需依照實(shí)際情況進(jìn)行計算。
(2)吸收液流量對含硫氣體凈化效率的影響
當(dāng)H2S進(jìn)口濃度cin=100mg/m3，溫度為25℃，總氣體流量QG=17m3/h，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。吸收液使用量高于吸收反應(yīng)過程所需要的用量時，研究在三種不同噴射角度下吸收液流量對脫硫效率的影響，控制吸收液流量變化區(qū)間為60～120L/h，實(shí)驗結(jié)果如圖3所示。由實(shí)驗結(jié)果可知，在三種噴射角度的情況下，脫硫效率均隨著吸收液流量的增大而持續(xù)上升。當(dāng)吸收液流量相同時，噴射角度為0°時對含硫氣體凈化效率最高，可達(dá)到87.01%，其中噴射角度為-45°時效率最低。
從圖3可以得出：隨著所進(jìn)入Na2CO3吸收液的流量不斷增加，對待處理氣體之中硫化氫的吸收效果呈上升狀態(tài)，當(dāng)噴射角為0°，進(jìn)入吸收液流量在60～80L/h之間時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率緩慢上升，約從77.8%上升至79.01%；進(jìn)入吸收液流量在80～100L/h之間時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率迅速上升，約從79.01%上升至85.23%；當(dāng)吸收液流量大于100L/h后，對硫化物的吸收效率再次恢復(fù)緩慢上升狀態(tài)，當(dāng)吸收流量達(dá)到120L/h時，吸收率最高可以達(dá)到87.01%。經(jīng)分析，初始階段隨著吸收液的進(jìn)入流量不斷提升，而氣相旋流-液相射流吸收器的孔徑不變，其在凈化器內(nèi)的速率不斷提升，氣相與液相之間的相對速率隨之提升，相互作用力增強(qiáng)，但因為流速限制，噴射壓力不足，液體不能完成霧化，此時液體破碎效果在緩慢增強(qiáng)，因此吸收效率上升緩慢。當(dāng)進(jìn)入吸收液流量在80～100L/h之間時，液滴破碎效果增強(qiáng)，氣液相互作用力不斷增強(qiáng)，由于氣相旋流-液相射流吸收器結(jié)構(gòu)設(shè)計，液相開始轉(zhuǎn)變?yōu)殪F狀，不再以細(xì)小液柱形態(tài)與帶吸收氣體接觸，而霧化的吸收劑形態(tài)大大增加了碳酸鈉與硫化氫的接觸面積，使得對硫化氫的吸收效果呈現(xiàn)快速上升趨勢。而當(dāng)液相流量超過100L/h后，液體霧化效果已經(jīng)基本達(dá)到最優(yōu)效果，不會再有明顯提升，氣液接觸面積已達(dá)最大，所以吸收效率上升平緩。
(3)H2S濃度對含硫氣體凈化效率的影響
當(dāng)總氣體流量=17m3/h，溫度為25℃，Na2CO3吸收液流量QL=100L/h，Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%。吸收液使用量高于吸收反應(yīng)過程所需要的用量時，研究在三種不同噴射角度下H2S進(jìn)口濃度cin對脫硫效率的影響，控制H2S進(jìn)口濃度cin變化區(qū)間為40～160mg/m3，實(shí)驗結(jié)果如圖4所示。由實(shí)驗結(jié)果可知，在三種噴射角度的情況下，脫硫效率均隨著H2S進(jìn)口濃度cin的增大而持續(xù)上升。當(dāng)H2S進(jìn)口濃度cin相同時，噴射角度為0°時對含硫氣體凈化效率最高，可達(dá)到86.76%，其中噴射角度為-45°時效率最低。
從圖4可以得出：當(dāng)硫化氫含量處于40～160mg/m3區(qū)間內(nèi)，隨著待處理氣體中的硫化氫含量不斷上升，對硫化氫的吸收效果逐漸提升，碳酸鈉吸收液對硫化氫的吸收效率最高可以達(dá)到86.76%。經(jīng)分析可知，當(dāng)混合氣體中的硫化氫含量增大時，吸收液中的Na2CO3可以對H2S進(jìn)行充分反應(yīng)吸收，當(dāng)霧化效果達(dá)到最佳時，氣相旋流-液相射流吸收器中的旋流場造成破碎液滴，使得硫化氫與碳酸鈉的反應(yīng)加快，有效地去除混合氣體中的硫化氫氣體，從而提高了對硫化氫的吸收效率。在實(shí)驗條件下，當(dāng)待處理氣體中的硫化氫含量在合適范圍內(nèi)時，使用碳酸鈉吸收液的氣相旋流-液相射流吸收器可以有效地對低濃度硫化氫氣體進(jìn)行脫除作業(yè)。且硫化氫的濃度越高，氣相旋流-液相射流吸收器對硫化氫的吸收效果越好。
4.結(jié)論
當(dāng)各項實(shí)驗參數(shù)相同時，采用同種堿性吸收液進(jìn)行實(shí)驗，由此可得當(dāng)射流孔噴射角度為0°時，氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率最高，當(dāng)噴射角度為-45°時，對含硫氣體的凈化效率最低。
氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率隨著氣體流量的增大而降低，氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率隨著吸收液流量的增大而增大，氣相旋流-液相射流吸收器的脫硫效率隨著混合氣體中H2S濃度cin的增大而上升。控制其他條件相同，實(shí)驗條件下，當(dāng)氣相進(jìn)氣流量達(dá)到5m3/h時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率可以達(dá)到95.52%；控制其他條件相同，實(shí)驗條件下，當(dāng)吸收液流量達(dá)到120L/h時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率最大可以達(dá)到87.01%；控制其他條件相同，實(shí)驗條件下，當(dāng)混合氣體中H2S的濃度在160mg/m3時，碳酸鈉溶液對硫化氫的吸收率可以達(dá)到86.76%。
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