148-聚氯乙烯项目干燥尾气水洗塔旋流水洗除尘装置采用羽叶分离内件组升级改造方案讨论

       本篇针对大型PVC装置聚合干燥工序尾气水洗塔捕集回收PVC粉尘颗粒物运行情况及旋流水洗除尘装置采用羽叶分离技术内件进行升级改造方案进行讨论。

      在PVC项目中，PVC聚合颗粒物往往采用气流干燥工艺。气流携带的PVC颗粒物，采用旋风分离器进行分离沉降。通过旋风分离器的气流中，仍然含有一部分未沉降下来的PVC粉尘颗粒物，由尾气引风机送入水洗塔进行洗涤沉降后直接放空。而不少PVC项目水洗塔放空尾气，存在PVC粉尘颗粒物超标排放，且排放气带液较严重而形成“飘雨”现象，被投诉勒令整改。这即为不少PVC生产企业纷纷对水洗塔进行技术升级改造的原因。

       PVC装置水洗塔放空尾气PVC粉尘颗粒物超标排放、排放气“飘雨”现象产生的原因，从PVC工艺设备上分析，主要是PVC气流干燥所用的旋风分离设备设计选型、水洗塔顶部分离技术内件设计选型不当引起。这里以某大型PVC装置尾气洗涤塔为例，进行分析讨论。

      本篇所举的实例，是西北某企业40万吨/年PVC装置干燥尾气水洗塔技术升级改造。业主希望通过对水洗塔技术升级改造，既解决排空尾气达标排放和杜绝尾气“飘雨”影响，也能够捕集回收更多PVC颗粒。业主选择一家公司提供的多管旋流水洗除尘技术及内件对水洗塔进行技术升级改造。

      业主提供的该水洗塔通常运行工况参数是：
1、风压：9800PaG；
2、运行温度：25℃；
3、风量：30万方/小时；
4、尾气所含PVC颗粒物粒度分布（激光粒度分析法）：5微米及以下，0.5%；10微米以下，1%；30微米以下，2%；50微米以下，5%；其余，95%。
      业主反馈的水洗塔直径为4.5米。

      某公司提供的多管旋流水洗除尘技术内件，是8管旋风分离器，布置在水洗塔内部。其内件布置俯视图如下：

      多管旋风分离设备，属于动力学分离技术设备，在国内外有着不少应用。但国内外使用的多管旋风分离设备，其风管直径较小，分离效率和操作弹性不错，比如在高压天然气管输设备、重油催化装置应用。风管直径径越小，分离效率和操作弹性越高。
      而该水洗塔采用的八风管旋风设备，尺寸大，请见附图其旋风管总高度超过20米，造价必然高昂。

       再看旋风管直径达到1600mm，与前面使用的标准旋风分离器尺寸级别相当。由于旋风管尺寸大，其分离效率和操作弹性响应明显降低。

       业主反馈，该旋风除尘的效率：粒径＞40μm，分离效率是95~99%。粒径＜5μm，分离效率＜5%；粒径5μm~15μm，分离效率是50~80%；粒径15μm ~40μm，分离效率是80~95%。

      请大家根据业主提供的水洗塔工况参数结合上述八管旋风分离设备精算一下，知道该设备的分离效率确实不高。一旦工况发生波动，情况会更不理想。
      旋流分离器的分离机制，是利用各相流在风管内做旋转运动时因各相流单位体积微元的动能动量差值必须满足一定阀值区间条件，才能实现有效分离。流体在风管内做旋转运动，其能量损失较大、运行压差往往较高。因此，有效的旋风分离技术，往往应用在高压、超高压工况场合，即便流体在风管内做旋转运动而能量损失较大、运行压差大，这对于高压、超高压工况也是可以忽略的。但在接近常压工况下，流体压差驱动力本身不大（这里的全压也只有9.8kPaG），而流体压损所占全压比例大。何况，风管直径1600mm，分离效率和操作弹性本身并不高。且该旋风分离设备属于单独一级分离单元，一旦气流携带的颗粒物和液滴液沫发生逃逸，其自身无法进行补救。

      为了提升水洗塔对尾气的分离效率，业主请诺卫能源技术公司利用其羽叶分离专利技术及内件组，在旋流水洗除尘内件后再进行串联设置羽叶分离内件组以补救旋流水洗除尘内件的漏网之鱼。
       羽叶分离技术及内件，利用流体动力学分离技术引导流体在羽叶内件组内部特殊微流道中，完成高效动能动量变换，实现液滴液沫及携带颗粒物碰撞聚结、矢量分离和表面自由能捕集等协同效应，得以高效分离，且其运行压降小、分离效率高、操作弹性大。尤其适合中低压、低压、常压、真空工况下的分离。须知，NOVEL公司羽叶分离内件组，包含4-6级串行重复分离单元，即便上一级分离单元发生部分逃逸，其漏网之鱼也会通过后续串联的分离单元得以有效捕集，从而确保其具有操作弹性大、分离效率高的优良性能。比如，第一级分离单元10%发生逃逸，通过第二级重复分离单元发生的逃逸量则为10%*10%，第三级重复分离单元发生的逃逸量则为10%*10%*10%，第四级重复分离单元发生的逃逸量则为10%*10%*10%*10%，以此类推。

      NOVEL公司针对业主提供的工况参数，通过NOVEL精准动力学分离计算和组态设计系统平台完成的羽叶分离内件组技术信息如下：
一、分离技术内件组名称：羽叶分离内件组；
二、型号：NOVEL G50 D-BANK 177/72.5；
三、内件组组成：G50系列预分配和精密羽叶分离内件组+在线清理系统+抗“虹吸”降液系统内件组，各部分采用模块化、可拆装设计；
四、材质：SS316L；
五、分离效率：99.9%分离脱除4.98微米及以上尺寸液滴液沫和颗粒物，出口气流中重相携带质残留量低于0.1G/MMSCF；
六、运行压降：0.053psi（相当于366Pa）。

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       附件是诺卫能源技术公司依据业主提供的工况参数，通过自身精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的《数图汇表》输出文件，供大家参考：

      关于更多动力学分离技术及内件设备技术信息，请登录诺卫能源技术公司分离技术专网或直接向诺卫能源技术公司联系咨询合作。

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