【正文】 圖 31 動(dòng)力波洗滌空氣中丙酮實(shí)驗(yàn)裝置 圖 32 噴嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 聚乙烯醇 分析純，含量 ≥% 天津市福晨化學(xué)試劑廠 十二烷基苯磺酸鈉 分析純，含量 ≥% 天津市華東試劑廠 38 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為動(dòng)力波洗滌器塔徑為 40mm、 29mm 與 15mm 三部分；其中，由于調(diào)試階段塔徑為 40mm 的裝置達(dá)不到動(dòng)力波洗滌泡沫區(qū)的范 圍，因此側(cè)重于塔徑為29mm這一部分。2 6 7 9 12 9 混氣（左） /mm 25 18 11 12 1 大氣（右） /mm 15 25 30 30 34 混氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 35 表 211 管徑 D=15mm 的 （穩(wěn)定劑） +純水吸收丙酮數(shù)據(jù)（ b） 溫度 T/（ ℃ ） 20 21 22 23 21 L=125L/h（噴頭直徑 d0=，塔徑 D=15mm） L(L/h) 125 125 125 125 ul(m/s) G(L/h) 80 110 140 170 G 實(shí)際 (L/h) 2384 3278 4172 5066 uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 13 12 11 混氣（左） /mm 15 14 17 大氣（右） /mm 26 27 29 混氣壓差 / KPa u 總 Φ 32 He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 20 20 20 表 29 + +%丙酮水溶液吸收丙酮數(shù)據(jù)列表（ e） L=100L/h（噴頭直徑 d0=，塔徑 D=29mm） uL(m/s) G(L/h) 166 146 120 G 實(shí)際 (L/h) 3576 uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 13 11 9 混氣（左） /mm 11 13 15 大氣（右） /mm 26 28 30 混氣壓差 / kPa 30 表 29 （穩(wěn)定劑） +%丙酮水溶液吸收丙酮數(shù)據(jù)列表（ d） L=100L/h（噴頭直徑 d0=，塔徑 D=29mm） uL(m/s) G(L/h) 166 146 120 G 實(shí)際 (L/h) 3576 uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 4 3 混氣（左） /mm 18 15 13 28 表 29 純水 +（穩(wěn)定劑）吸收丙酮數(shù)據(jù)（ b） 大氣（右） /mm 25 26 27 混氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 19 19 20 G=146L/h（噴頭直徑 d0=，塔徑 D=29mm） L(L/h) 80 100 120 uL(m/s) G 實(shí)際 (L/h) uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 6 6 7 混氣（左） /mm 15 13 11 26 表 28 純水 +（活性劑）吸收丙酮數(shù)據(jù)列表（ c） 大氣（右） /mm 25 21 29 混氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 19 20 20 G=146L/h（噴頭直徑 d0=，塔徑 D=29mm） L(L/h) 100 120 uL(m/s) G 實(shí)際 (L/h) uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 14 14 24 24 20 24 表面活性劑對(duì)丙酮吸收效果的影響數(shù)據(jù)列表 表 28 純水 +（活性劑）吸收丙酮的關(guān)系數(shù)據(jù)（ a） 混氣（左） /mm 152 157 166 165 165 大氣（右） /mm 113 117 128 125 127 混氣壓差 /kKPa u 總 Φ He KGa /Kmol/(m^3*h*KPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 22 21 21 21 25 G=146L/h（噴頭直徑 d0=，塔徑 D=29mm） L(L/h) 100 120 148 uL(m/s) G 實(shí)際 (L/h) uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 9 8 18 17 16 入口濃度 248。2 14 14 17 24 混氣（左） /mm 15 8 73 165 大氣（右） /mm 26 32 35 125 混 氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 22 21 23 20 21 uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2 7 8 8 12 混氣（左） /mm 10 15 17 154 大氣（右） /mm 30 25 24 115 混氣壓差 / kPa u 總 Φ He KGa /kmol/(m^3*h*kPa) 吸收率 η 溫度 T/（ ℃ ） 25 26 27 28 L=100L/h（ D=29mm， d0=， uL=） 19 表 26 %質(zhì)量濃度的丙酮水溶液吸收丙酮的關(guān)系數(shù)據(jù)（ d） G(L/h) 80 100 120 146 166 G 實(shí)際 (L/h) 2384 2980 3576 uG(m/s) 液 /氣： L/G 入口濃度 248。2） 其中，摩爾流量 qG的計(jì)算： qG=（ G 實(shí)際 /Vm） [（ L/h） /L/mol] =103（ G 實(shí)際 /Vm） kmol/h =（ 1000） kmol/h = kmol/h 18 所以，體積總傳質(zhì)系數(shù) KGa： KGa=[4qG/（ πD2PHe） ]ln（ 248。1248。1 23 19 21 19 出口濃度 248。 圖 24 界面阻力模型 13 在體系中加入聚乙烯醇，可以提高丙酮在液相中的傳質(zhì)速率，即可提高丙酮在氣液傳質(zhì)過(guò)程的穩(wěn)定性從而增加傳質(zhì)的效率，減小傳質(zhì)阻力，從而促進(jìn)氣液相之間的質(zhì)量傳遞，強(qiáng)化吸收效果。結(jié)合公式（ 2）和公式（ 3）可看出，當(dāng)在水中加入少量表面活性劑時(shí)，引入額外的傳質(zhì)阻力，因此會(huì)使氣液相總傳質(zhì)阻力增加，導(dǎo)致氣液傳質(zhì)系數(shù) kL而當(dāng)表面活性劑存在時(shí)，丙酮從氣相向水相傳質(zhì)過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力可表示為： NA=kL 由圖 23 可知，十二烷基苯磺酸鈉對(duì)氣 液相的傳質(zhì)過(guò)程有著不 同程度的抑制作用。但 丙酮 水吸收過(guò)程的吸收用水的水質(zhì)對(duì)吸收效果有很大影響，會(huì)對(duì)后續(xù)精餾工藝有重要影響。由表 2 可以看出，當(dāng)噴射口直徑和液體噴射速度保持不變時(shí)，液體的噴射高度隨氣相速度的增加而減小。參考管流水頭損失的公式，可寫出 △ H=HHe=K(He/d0)(V2/2g) (2) 由于本文的噴射液體不是直接射人大氣中，而是與氣體作高速逆向?qū)ψ?，因此上式中?V應(yīng)為 V=Vl+Vg (3) 因?yàn)?Vl2/2g=H，代人 式 (2)可得到 Vl2/2g=He+K(He/d0)(V2/2g) 整理后得 He=Vl2/（ 2g+KV2d0） =Vl2/（ 2g+ΨV2） (4) 式中： Ψ=K/d0，為由實(shí)驗(yàn)確定的一系數(shù)，也可按經(jīng)驗(yàn)式進(jìn)行計(jì)算。 丙酮?dú)怏w的吸收率被定義為 η=（ Ψl Ψ2） /Ψl (4) 液體噴射高度的推導(dǎo)計(jì)算 液體噴射高度的確定是設(shè)計(jì)動(dòng)力波濕式洗滌器裝置高度的主要依據(jù)。 在低分壓下， ΨA≈ΨA/(1ΨA)，溶質(zhì)組分進(jìn)入液相后立即反應(yīng)被消耗掉， ΨA*≈0，同時(shí)氣體流量 qG 可認(rèn)為是一常數(shù)。 在動(dòng)力波洗滌管內(nèi)取高度為 dh 的泡沫層來(lái)進(jìn)行研究，如圖 21 所示。 同理，利用動(dòng)力波洗滌器，采用水吸收丙酮?dú)怏w也可參考并利用其傳質(zhì)機(jī)理 。國(guó)內(nèi)一些動(dòng)力波技術(shù)研究者對(duì)丙酮吸收過(guò)程傳質(zhì)機(jī)理進(jìn)行了研究，其中，上海化工研究院的占旺兵，李秋萍，邵國(guó)興等人通過(guò)利用動(dòng)力波洗滌器研究堿液吸收低濃 CO2的傳質(zhì)特性，總結(jié)出了動(dòng)力波的傳質(zhì)模型。 錢智等人 [32]采用 CO2— MDEA 氣液吸收體系，對(duì)旋轉(zhuǎn)填充床中伴有可逆反應(yīng)的氣液傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了模型研究，建立了旋轉(zhuǎn)床中此體系的擴(kuò)散反應(yīng)傳質(zhì)模型。同時(shí)，再經(jīng)過(guò)論證、修改、提高，能使研究、設(shè)計(jì)成果在實(shí)際生產(chǎn)中得以應(yīng)用。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 動(dòng)力波洗滌技術(shù)作為國(guó)際濕法洗滌領(lǐng)域的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)， 具有良好的氣體凈化效果， 通過(guò)氣液對(duì)沖形成高速湍流的泡沫區(qū)，由于泡沫區(qū)內(nèi)液體表面積大且更新迅速，可強(qiáng)化氣液傳熱、傳質(zhì)過(guò)程，達(dá)到氣相高效凈化的良好效果。 傳統(tǒng)的噴淋塔、 板式塔、 填料吸收塔 [2931]可以進(jìn)行空氣中的丙酮回收，但 填料塔和板式塔都容易造成堵塔結(jié)晶等不良結(jié)果，并且塔設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 能耗較高，設(shè)備體積大、投資高、運(yùn)行效率低。車間內(nèi)電動(dòng)裝置防爆性能很好，也仍存在較大安全隱患，同時(shí)，超標(biāo)的丙酮空氣，嚴(yán)重危害操作工人的身體 健康。我國(guó)應(yīng)積極開展國(guó)產(chǎn)動(dòng)力波濕法洗滌器的機(jī)理和設(shè)備放大設(shè)計(jì)研究工作，加快研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的動(dòng)力波洗滌器，這些對(duì)于降低環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的和諧發(fā)展，具有重要的意義。同時(shí)，努力創(chuàng)新，使動(dòng)力波技術(shù)及設(shè)備能夠國(guó)產(chǎn)化。 動(dòng)力波洗滌器工業(yè)應(yīng)用中存在的問題及工作展望 工業(yè)應(yīng)用中存在的問題 [2728] 1. 國(guó)產(chǎn)動(dòng)力波洗滌器的處理能力一般較小，而冶煉廠、鋼廠、電廠等企業(yè)對(duì)煙氣處理設(shè)備提出了較高要求，如大型化、長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行等，目前，對(duì)于動(dòng)力波裝置放大后洗滌器內(nèi)氣液兩相間的碰撞、分布、泡沫區(qū)的形成及操作條件以及氣液傳質(zhì)的規(guī)律等研究的還較少。但是燒堿的價(jià)格比較昂貴，而且其產(chǎn)生的副產(chǎn)物難以處理。此外，動(dòng)力波洗滌器還具有較強(qiáng)的應(yīng)急能力，可處理每月發(fā)生一到五次，每次三到五分鐘，氣流中粉塵含量從 15kg/h 增至 280000kg/h 的緊急情況。 除塵 在粉煤鍋爐、水泥廠、煅燒爐、冶煉廠和硫酸廠的煙氣凈化工藝以及化工廠的尾氣處理過(guò)程中均已利用動(dòng)力波洗滌技術(shù)除塵 [2425]。 動(dòng)力波洗滌技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用 . 冷卻 動(dòng)力波濕式洗滌器的體積傳質(zhì)系數(shù)遠(yuǎn)大于空塔，能夠迅速冷卻溫度為 1200℃的高溫氣體。 上?；ぱ芯吭荷蹏?guó)興等人自 20世紀(jì) 90年代開始就對(duì)動(dòng)力波洗滌器進(jìn)行了相關(guān)理論分析及試驗(yàn)研究，并設(shè)計(jì)、開發(fā)出了帶混合元件的動(dòng)力波洗滌器，應(yīng)用靜態(tài)混合元件使動(dòng)力波洗滌器泡沫區(qū)下方氣液兩相進(jìn)行湍流混合，以此起到了兩級(jí)串聯(lián)的洗滌效果。 國(guó)內(nèi)動(dòng)力波洗滌技術(shù)研究進(jìn)展 我國(guó)自于 1991 年第一次提出在冶煉的煙氣、煙氣制酸凈化工序中引進(jìn)動(dòng)力波洗滌技術(shù)。于 2021 年 8 月，孟山都環(huán)境化學(xué)有限公司的管理團(tuán)隊(duì)從孟山都公司購(gòu)買了與環(huán)境化學(xué)有關(guān)的業(yè)務(wù)，并成立了新的 MECS（孟莫克）有限公司。 總之，動(dòng)力波洗滌裝置是一種有前景的新型、高效的氣固、氣液傳質(zhì)、傳熱分離裝置，因此，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用、推廣和開發(fā)均具有重要意義。 7. 配置方便靈活，適應(yīng)范圍廣。設(shè)備內(nèi)無(wú)活動(dòng)部件，維修簡(jiǎn)單，操作可行性高，使用周期長(zhǎng)。當(dāng)循環(huán)液含固量較 高時(shí)，可使污水排放量減少，從而也可減輕污水處理裝置的負(fù)荷 [13]。 3. 噴嘴不易堵塞，操作穩(wěn)定、可靠。