煤氣濕法氧化脫硫液封形式的選擇

劉光明

(寧波市化工研究設(shè)計院有限公司 浙江寧波 315040)

液封是利用液體的靜壓力阻止氣體流動的裝置，一般具有切斷、逆止和排液的作用，在某種意義上屬于一種自動裝置[1]，有以下幾種常用類型[2]。

(1)液封罐型液封裝置：利用液封罐液面高度，通過插入管維持設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)一定壓力，從而防止空氣進入系統(tǒng)內(nèi)或介質(zhì)外泄，在常壓、微壓蒸餾塔和貯槽的放空系統(tǒng)中應(yīng)用較多。

(2)U形管型液封裝置：U形管內(nèi)充滿液體，依靠U形管的液封高度阻止設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)物料排放時不帶出氣體，并維持系統(tǒng)內(nèi)一定壓力，其應(yīng)用場合較多。

(3)Π形管型液封裝置：依靠Π形管液封高度維持設(shè)備內(nèi)一定液面，并阻止氣體隨排出液體而帶出，多用于設(shè)備內(nèi)需要控制一定液面高度的場合。

(4)自動排液器型液封裝置：利用浮球在流體中隨液位改變發(fā)生沉浮，從而啟閉噴嘴孔，實現(xiàn)自動排液并阻止氣體外漏，多應(yīng)用于系統(tǒng)壓力較高的氣-液分離系統(tǒng)的排液場合，如各種壓縮機中間冷卻器、氣-液分離器、氣體儲罐內(nèi)凝析液的排放等。

在煤氣濕法脫硫系統(tǒng)中系用的液封形式有2種，即煤氣管道低點冷凝液排液液封以及脫硫塔脫硫液出口液封，這2種液封的設(shè)計選型分別討論如下。

1 煤氣管道低點冷凝液排液液封

圖1 煤氣管道低點冷凝液排液液封

圖2 U形管型煤氣管道低點冷凝液排液液封

煤氣管道低點冷凝液排液液封通常采用液封罐型液封裝置(圖1)[3]，但采用此種液封形式通常會存在以下問題：①由于煤氣冷凝液中含有一定量的煤焦油、萘等雜質(zhì)，低溫下煤焦油的黏度很大、萘容易結(jié)晶析出，很容易堵塞液封槽，從而發(fā)生冷凝液從接收漏斗外溢的情況；②由于液封槽冷凝液出口管末端處直接對外界敞開，焦油、萘等揮發(fā)性強的物質(zhì)對液封周圍的空氣會造成污染。但如果廠區(qū)內(nèi)可以不間斷供應(yīng)循環(huán)氨水并且量有富余，可以改用如圖2所示的U形管型液封，用70 ℃以上的循環(huán)氨水代替蒸汽，可以有效避免以上問題，通過調(diào)節(jié)氨水量即可控制冷凝液排出溫度保持在40～50 ℃。由于液封槽中通入一定量的循環(huán)氨水，增加了液封中液體的流通量，可防止焦油、萘等雜質(zhì)在較低溫度、液體量較少情況下的逐步沉積、堵塞水封和排液管路的問題，即用循環(huán)氨水代替蒸汽可以實現(xiàn)對液封的清掃。煤氣冷凝液中一般含有一定量的硫化氫、二氧化碳等酸性介質(zhì)，對水封系統(tǒng)有一定的腐蝕，而循環(huán)氨水屬堿性介質(zhì)，可以減輕對液封材質(zhì)的腐蝕。

2 脫硫塔脫硫液出口液封

脫硫塔脫硫液出口至富液槽部分通常采用U形管型液封裝置或者Π形管型液封裝置，可以控制設(shè)備內(nèi)保持一定的液面高度，同時可連續(xù)排放液體并使系統(tǒng)內(nèi)煤氣不隨液體帶出。但某企業(yè)的煤氣脫硫塔脫硫液出口采用液封罐型液封裝置(圖3)，甚至采用二級液封結(jié)構(gòu)(圖4)，筆者認(rèn)為選用此種結(jié)構(gòu)在該場合不太合適。

圖3 煤氣脫硫塔脫硫液出口液封

圖4 煤氣脫硫塔脫硫液出口二級液封

如圖3所示的液封，雖然插入管深度可以滿足液封效果，但不能保證塔出口處上方乃至液封管道內(nèi)充滿液體。實際上該液封管道不僅要起到液封作用，而且要起到液體流通通道的作用。在脫硫系統(tǒng)中，脫硫塔出口脫硫液量較大，一般都會充滿管道，在管道內(nèi)處于層流甚至湍流流動狀態(tài)。如果塔內(nèi)液體壓力較高，液位平衡高度在液封管某處，那么脫硫塔出口處至液位平衡處之間的管道內(nèi)就會形成混合流(泡狀流)，液體夾帶氣體流動，最終進入富液槽，從而造成后續(xù)富液槽內(nèi)有毒氣體超標(biāo)。

圖4所示的二級液封的形式雖然可以將液封槽的高度降低一半左右，P2=P1+h1，P1=P0+h2，則P2=P0+h1+h2。但這種液封形式也存在同樣的問題，如果壓力較低，液封管2將充滿液體，液位高度將控制在液封管1的某處；如果壓力較高，液位高度將控制在液封管2的某處，此時液封管1內(nèi)的壓力將低于塔內(nèi)壓力。無論壓力如何，液封管1或者液封管2總是會形成混合流(泡狀流)，液體夾帶氣體流動，最終進入富液槽，從而也會造成后續(xù)富液槽內(nèi)有毒氣體超標(biāo)，存在安全隱患。

因此，該企業(yè)所采用的2種液封形式均應(yīng)改為U形管型液封裝置，保持塔內(nèi)有一定的液位，從而減少進入后續(xù)富液槽有毒有害的氣體量。

3 結(jié)語

水封具有結(jié)構(gòu)簡單、投資省、安全可靠的優(yōu)點，因此在化工行業(yè)和其他行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[1]。正確、合理地選擇水封形式至關(guān)重要，若選型不當(dāng)，輕則發(fā)生泄漏跑氣、損壞設(shè)備，重則威脅人身安全。因此，水封設(shè)計、生產(chǎn)、使用單位應(yīng)合理選擇水封形式，審慎計算水封高度，為系統(tǒng)安全生產(chǎn)及降低設(shè)備投資作出貢獻。