炼厂气脱硫用吸收分离一体化旋流反应器模拟实验研究

摘要

含硫炼厂气产量逐年增加，对脱硫设备的简便性、低投资、运输维护方便等新要求提上议程，新型脱硫设备的研究迫在眉睫。本文以效率高、投资少、反应分离一体化的旋流反应器为研究对象，通过理论和实验两方面探究旋流反应器用于炼厂气脱硫的可行性，为新型高效气液传质设备的开发研究奠定理论基础。 首先，文章在气液传质理论研究基础上，确定了实验工艺流程，搭建出旋流反应器冷模实验装置，并给出了影响实验结果的主要因素：气体处理量、CO2浓度、液气比、胺液浓度，据此设计了单因素作用和各因素交互作用两种实验方案。 其次，对单相喷嘴的旋流反应器开展冷模实验研究，结果表明：①旋流反应器压降较低，分离效率在99%以上；②CO2净化效率仅达到13%，吸收速率实验值远小于理论计算值。通过采用气液两相喷嘴对旋流反应器进行优化，并开展相关实验研究。结果表明：①旋流反应器压降依然较低，气液分离效率有所下降，但仍在96%以上；②净化效率显著提高，普遍超过50%，随气体处理量增大，净化效率先减小后增大，随胺液浓度和液气比增大，净化效率少量提高；③吸收速率与理论计算值吻合较好，气体处理量和CO2浓度增大，可有效提高吸收速率，液气比和胺液浓度增大，吸收速率提升不明显。这说明喷嘴雾化效果对反应分离一体化旋流反应器脱硫效率影响较大。根据实验数据建立了适用于本实验所用旋流反应器吸收速率和比相界面积的关联模型。 最后，从反应速率和传质推动力两方面对CO2和H2S净化效率进行比较，相同参数下，H2S传质推动力约为CO2三倍，且反应速率更迅速，预测旋流反应器用于脱除H2S气体效率可达90%以上。

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