【正文】 (pAp*A)=KGp(ΨAΨA*) (1) 式中： KG 為氣相總傳質(zhì)系數(shù)， kmol／ (m2 吸收傳質(zhì)模型的推導計算 上?；ぱ芯吭旱难芯空呃脛恿Σㄏ礈炱?，進行了 NaOH 溶液吸收混合氣體中微量 CO2的實驗，首先通過實驗測定氣液對沖形成的泡沫層厚度值，再近似的計算動力波洗滌器泡沫區(qū)內(nèi)的氣液體積總傳質(zhì)系數(shù) KGa，從而初步確定泡沫區(qū)內(nèi)的氣液傳質(zhì)性能，建立傳質(zhì)模型 [36]，為動力波洗滌器的工業(yè)放大及操作提供了參考 [3740]。 動力波洗滌器的總傳質(zhì)系數(shù) KG及氣 — 液有效接觸相界面積 a 是衡量傳質(zhì)過程的重要參數(shù)，由于氣液對沖過程流動的 復雜性，單獨測量 KG 和 a極為困難。 水吸收丙酮氣體作為一種物理吸收方式，是工業(yè)生產(chǎn)中的方法之一。朱春英 9 等人 [33]對不同液相流速下單乙醇胺水溶液化學吸收 CO2 的過程，進行了實驗研究，并測定了達到穩(wěn)態(tài)時的傳質(zhì)系數(shù)。但出于技術保密的原因，在動力波洗 滌技術基礎理論研究方面國外的報道還比較少，主要是一些工業(yè)應用情況的報道近年來我國在動力波洗滌器壓降特性、吸收效率等領域的研究取得了較大進展。另一方面理論與實際相結合，鍛煉自己解決實際問題的研究能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 本實驗針對工廠生產(chǎn)實際情況，在指導教師的指導下，通過研究，一方面，為實際生產(chǎn)設備的設計提供有價值的參數(shù)，即找出設備的負荷性能范圍，最佳液 氣比范圍，表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉及丙酮穩(wěn)定劑聚乙烯醇對吸收效果的影響，以及驗證其高效吸收效果，并明確重點解決的問題，使設計工作會更切近實際，為以后工作奠定良好基礎。該技術在冶金、建材和化工等行業(yè)已得到廣泛應用。該技術在冶金、建材和化工等行業(yè)已得到廣泛應用。而 動力波洗滌器恰好克服了這個缺點。因此，回收車間內(nèi)空氣中丙酮很有必要。排出的空氣，又造成一定程度的大氣污染。車間設備密封性較高、但丙酮沸點低，單元操作過程復雜，設備臺套數(shù)較多，尤其有離心、刮片干燥過程，有敞口操作過程，盡管不停通風，車間內(nèi)，丙酮濃度嚴重超出安全極限。 本文實驗研究背景及目的 實驗背景 在工廠實際精制聚醚酮，采用丙酮為浸取液并將聚醚酮與溶劑二苯砜分開過程中，根據(jù)車間丙酮消耗量統(tǒng)計，每生產(chǎn) 1 噸聚醚酮，有 184kg 丙酮流失，其中大約有1/41/3 的丙酮由于揮發(fā)進入空氣中。 隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和對節(jié)能減排的關注，因動力波濕法洗滌技術具有良好的傳熱傳質(zhì)特性，其對工業(yè)尾氣的處理和環(huán)境保護均有重要的影響，具有廣泛的應用 8 前景。 動力波逆向噴射洗滌器的結構較簡單，占地面積小， 且其活動部件少，操作維護方便。同時，動力波技術的應用是多方面的，但是我國現(xiàn)階段的技術還不成熟，所以我國研究者應加大研發(fā)力度，并引進國外新型的動力波技術。 2. 洗滌液的噴嘴作為動力波洗滌器的核心部件之一，它的設計及選型 對動力波洗滌器的效果和操作費用都具有重要的影響，尤其是處理風量增大后，動力波的噴嘴結構的設計，噴射的性能，噴嘴的數(shù)量和排布都需進一步的研究。除了燒堿、石灰石外，還可以采用氨等其它吸收劑來脫除 SO2。石灰石的反應活性沒有燒堿高，在采用石灰石吸收 SO2 時，必須先把石灰石溶解在溶液中，石灰石的溶解過程通常是 SO2 轉(zhuǎn)化為硫酸鈣的控制步驟。一般可采用燒堿、氨氣、石灰石和氫氧化鎂等作為洗滌液，采用燒堿吸收 SO2 ，是脫除 SO2 的最簡單的方法，此時，裝置要求寬松且反應迅速。通?？刹捎脻穹ǔ龎m的系統(tǒng)，原則上都可以采用動力波洗滌器；采用干法除塵效率低并導致環(huán)保嚴重超標的系統(tǒng)也可以使用動力波洗滌技術，故采用動力波 洗滌技術除塵有取代電除塵的趨勢。動力波洗滌器煙氣允許的量在設計氣量的 50% ～ 100%范圍內(nèi)波動，但總的除塵效率卻不受影響。動力波洗滌器的氣量處理能力從每小時幾百立方米到幾十萬立方米；一級動力波洗滌器的除塵效率高于 90%，而單臺空塔的效率要低于 75%；而 三級動力波洗滌系統(tǒng)的除塵效率達 99%以上。所以從冷卻效果看，一級動力波洗滌器優(yōu)于空塔 [23]。因此，為達到相同的煙氣出口溫度，對于處理相同氣量和入口溫度的煙氣，空塔的容積要遠遠大于動力波濕式洗滌器噴射 筒的容積。李連國等人對動力波洗滌器的數(shù)值進行了模擬。動力波技術并在復合肥生產(chǎn)中的流化造粒、尾氣凈化系統(tǒng)和流化干燥系 統(tǒng)尾氣凈化等方面得到了應用，并取得了良好的效果。 國內(nèi)幾家設計研究和設備制造單位，已對凈化原理、設備結構和關鍵技術等進行了國產(chǎn)化研究，使得在國內(nèi)的應用范圍迅速擴大，除用在酸的煙氣凈化外，在鋼鐵、建材及其它冶金爐窯煙氣除塵脫硫上也逐步推廣應用 [2122]。目前，已在貴溪冶煉廠的硫酸系統(tǒng)、金隆銅業(yè)公司的“閃速爐－轉(zhuǎn)爐”混合煙氣制酸系統(tǒng)、株洲冶煉集團的鉛燒結煙氣治理系統(tǒng)、銅陵有色金屬公司的尾氣脫硫治理、寶山鋼鐵廠的廢酸再生系統(tǒng)等系統(tǒng)范圍中得到應用，主要是用于除塵與脫硫 [20]。 目前，世界上已有上百套動力波工業(yè)裝置，主要應在于冶煉煙氣處理、硫酸凈化工藝、廢酸回收、粉煤鍋爐尾氣處理等，以及發(fā)煙硫酸、硫酸轉(zhuǎn)鼓式濃縮器、二氧化鈦酸解槽、粉煤鍋爐、水泥、廢氣燃燒、硫代硫酸氨、鎂工廠、磷酸廠、硅鹵化物、氯化氫和氯化鎳回收等 40 多個不同的領域范圍內(nèi) [8]，涉及到化工、石油 化工、建材、冶金、食品與精煉等多個行業(yè)成功應用，并取得良好的效果。由于技術保密和知識產(chǎn)權保護等原因，國外在動力波洗滌技術基礎理論和應用方面的研究還鮮見報道，主要是一些動力波洗滌器工業(yè)應用情況的簡約介紹[1819]。 動力波洗滌技術的研究進展 國外動力波洗滌技術研究進展 動力波洗滌技術是于 20世紀 70年代由美國 杜邦公司研發(fā)的一種全新煙氣洗滌凈化的專利技術，并主要應用于工業(yè)廢氣的凈化處理； 1987 年美國孟山都環(huán)境化學公司 [17]與杜邦公司簽訂了一項許可協(xié)議，取得該技術的許可證，將其應用于硫酸生產(chǎn)的煙氣凈化和更大范圍內(nèi)的空氣污染控制。 動力波洗滌器流體特性的數(shù)值模擬 曾華星等人 [15]在多相流理論和數(shù)學理論的基礎上，對理想化后洗滌器中的多相流建立模型方程，利用 有限元和壓力速度校正等方法求解多元方程組，對模擬計算值與在小型實驗裝置中的實測值進行了對比分析。而且工作過程一般不受溫度和壓力的影響。動力波洗滌器凈化氣體的范圍廣。一套典型的動力波洗滌裝置設備的投資比等效的常規(guī)凈化系統(tǒng)可 節(jié)省 30% 以上 [14]。 6. 設備小巧，制作簡單，材料易得到。 5. 設備結構簡單，操作、維護方便。 4. 能耗低。傳統(tǒng)洗滌設備均難以承受含固體量 3%以上的循環(huán)液，而動力波洗滌器可以達到含固體量 20%左右的循環(huán)液而不堵塞。使用大孔非節(jié)流型的特殊結構的噴嘴，循環(huán)液可以含有較高的固體含量運行而不堵塞。有較寬的氣量適應范圍能力，可以適應 50%～ 100%的氣量變化而不會明顯降低洗滌效率，許多洗滌器都難以達到。氣、液兩相的接觸表面積大，吸收率高，除塵效率高達 99% 以上，其吸收率遠高于填料塔、噴淋塔等傳統(tǒng)的洗滌設備， 在硫酸的凈化工藝中，效果明顯，并可以降低物料消耗，提高經(jīng)濟效益。和其它同類型設備相比，動力波洗滌器具有以下特點 [8,12]。其結構見圖 13。在洗滌效率相同的條件下，其氣體壓降只為文氏管一半。 5 圖 13 動 力波洗滌實驗裝置結構圖 逆向噴射洗滌器是通過一個大孔徑的、非節(jié)流型的噴嘴逆著氣流噴入筒中，使氣流和液體相撞，從而迫使液體呈現(xiàn)輻射狀并自里向外射向筒壁，在氣液界面區(qū)域內(nèi)會形成湍動區(qū)，此時，流體動量達到平衡；氣液兩相緊密接觸并產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫區(qū)，泡沫區(qū)浮在氣流中，并隨著氣、液相相對動量的大小而升降變化。洗滌液噴頭是動力波洗 滌器的一個核心部件，其設計和選用都對洗滌器得洗滌效果及費用的影響很大。 動力波洗滌裝置主要由帶錐形噴口、圓柱形洗滌器、分離塔、進排氣管、旋流板、動力波循環(huán)泵、輸液管等組成；在循環(huán)槽的上部，設有一個動力波洗滌管和出氣管；在動力波洗滌管中的下部設有一個混合器；在動力波洗滌管中還設有一個上噴嘴和一個下噴嘴，在出氣管中設有一個除沫器。它由同向噴射洗滌器、逆向噴射洗滌器及泡沫塔 洗滌器組成 [9]。 3. 氣液兩相流動體系中，流體的流型取決于氣液兩相的流速；同時，在一定條件下能夠形成穩(wěn)定的泡沫層。 2. 泡沫層是氣液兩相在交界處相互作用而形成的，氣液兩相的動量平衡關系決定其交界面的位置。通過連續(xù)液相的狀態(tài)，氣液兩相流動體系在一個相當大的波動范圍內(nèi)，均可呈現(xiàn)為穩(wěn)定的泡沫流狀態(tài) [7]，見圖 12。 動力波洗滌器的工作原理和結構 動力波洗滌器的原理 首先，氣體從上而下高速進人洗滌管，洗滌液通過結構特殊的噴嘴自下 而上逆向噴人氣流中，使氣液兩相高速逆向?qū)_；氣液兩相達到動量平衡時，會形成一個高速湍流的泡沫區(qū)，在泡沫區(qū)域內(nèi)，氣液兩相接觸表面積大，而且接觸表面得到迅速更新，實現(xiàn)了洗滌、逆流吸收的效果，強化了氣液傳質(zhì)、傳熱過程，并最終達到氣體高效凈化的良好效果 [6]，原理如圖 11。 表 11 動力波逆向噴射洗滌器與其它濕式洗滌裝置的對比情況 從表中可以觀察到，動力波逆向洗滌裝置的脫硫率最高；同時，鈣硫率明顯比其它裝置要大很多，說明循環(huán)液中的石灰含量比較高；而且，動力波洗滌裝置也具有適應范圍廣，占地面積小，設備費較低，運行費用最少等優(yōu)點，而且要比濕式旋風裝置、噴淋塔和湍球塔還要高。 動力波逆向噴射洗滌器與其它濕式洗滌裝置的比較 目前，采用石灰水作為洗滌液的脫硫設備在國內(nèi)有很多種，如噴淋塔、湍球塔、文丘里水膜裝置、濕式旋風裝置等。其阻力損失約為文丘里的 50%左右 ，而且，由于泵的效率高于風機，與同效率的其他設備相比，其壓力降更小。而其與傳統(tǒng)的填料吸收塔、噴淋塔相比，其效率更高，具有較高的先進性。它是利用氣液兩相在管道中高速逆向?qū)_ , 形成一個高速、湍流的泡沫區(qū)，并充分地利用了氣流及液流兩相的能量 , 具有氣液分散混合充分，而且能同時完成除塵和脫硫兩項過程，具有設備尺寸小，操作彈性范圍大，阻力適中，洗滌液中化學需氧量低等優(yōu)點。 3 動力波洗滌技術 “動力波”的英文名為“ Dynawave”，動力波洗滌技術屬于濕式洗滌法中的一種，是煙氣凈化領域的一項新技術，其具有新型、實用、可靠、綜合效益高等優(yōu)點。采用液相動能進行洗滌液霧化的有：離心噴淋洗滌器、 噴淋洗滌塔、噴射洗滌塔等；其中，文氏管洗滌器是一種利用高速氣流的動能進行洗滌液霧化的典型設備。例如填料塔、水膜式旋風分離器等。一般，常用的濕式洗滌器有：填料塔、泡沫塔、空塔、文丘里洗滌器等。 Both the surfactant and the acetone stabilizer are added , the actual cleaning effect is similar with water. The operation of the experiment and device can be further clear, in order to achieve the best operating condition of the device, the crosssection and the height of the device, the crosssection and water spray of the nozzle, the gas pump flow, the liquid pump flow should be coordinated. The experimental results show that, the dynawave cleaning technology is an efficient method for the acetone recovery。 關鍵詞 ： 動力波清洗 ，液氣比，丙酮回收，傳質(zhì)性能 Treatment Acetone from Air of Workplace with Dynawave Cleaning Method Abstract ： The Dynawave cleaning technology as an advanced gas purification technology is widely used in the feed gas purification, gas treatment, air purification and other highspeed turbulence of the froth was formed through gas liquid hedge rapidly, and the large surface area of the liquid which is quickly updated in the foam area, enhances the process of the gasliquid heat and mass transfer, and makes the gas phase purificate well. In order to determine the conditions for the normal operation of the device, the relationship of the posite performance of device, gas velocity and pressure drop, garrison and gasliquid ratio ar