图1  带混合元件的动力波洗涤器原理图

本文介绍了动力波洗涤器在PTA生产装置的氧化气送尾气净化方面的应用。经过两年多的运行考核表明，吸收效率达90%以上，处理气量为6000~10000Nm3/h，作业环境得到很大改善，取得了显著的环保和社会效益。

PTA（精对苯二甲酸）是聚酯产品的主要原料，中国石化上海石油化工股份有限公司是国内最早引进PTA装置的特大型石油化工企业，现有PTA装置产能为40万t/a。PTA生产工艺采用催化氧化法将对二甲苯（PX）氧化成粗TA（CTA），氧化反应过程中，原料中的甲苯氧化和PX脱羧反应生成苯甲酸（BA），一部分BA随CTA产品输送气流到料仓顶部，在排气中结晶析出。原装置CTA气送排气均采用喷淋塔水洗法来除去排气中的苯甲酸（BA），但净化效果不理想，空气中弥漫着苯甲酸的味道，十分呛人，大量苯甲酸像雪花一样飘落在装置及附近生产区域，严重污染环境，并影响职工的身心健康。由于苯甲酸会对皮肤、呼吸道等产生刺激，对水体和大气造成污染。因此，迫切需要对原喷淋塔进行改造。经过广泛调研，决定采用上海化工研究院自主研发的新型、高效的带混合元件的动力波洗涤器，用碱性废水来吸收尾气中所含苯甲酸。动力波洗涤器具有净化效率高，操作弹性大的优点，正好可以克服喷淋塔的缺点。改进后的尾气净化装置经过两年多的运行考核表明：装置运行稳定，操作维护方便，处理气量6000~10000Nm3/h，吸收效率达90%以上，作业环境得到大大改善，取得了显著的环保和社会效益。

工作原理及性能特点

SDLB型带混合元件的动力波洗涤器是上海化工研究院于九十年代初开发的一种新型、高效的除尘、吸收设备，适用于各种工业尾气的净化。它采用一种独特的泡沫洗涤方式，工作原理见图1所示。气体自上而下高速进入洗涤管，吸收液通过循环泵由特殊结构的喷嘴自下而上喷入气流中，造成气液两相高速逆向对撞，当气液两相的动量达到平衡时，形成一个高度湍动的泡沫区，在泡沫区，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，强化了气液传热、传质过程，达到气相高效净化的良好效果。另外，根据动力波吸收器泡沫区下方气液两相顺流流动的特点，利用静态混合元件，使气液两相再一次进行湍流混合，起到了顺流吸收的作用，使该设备实现了两级串联的吸收效果。净化后的气体经除沫器除去夹带的液沫后由出口管排入大气。

图2  原喷淋塔结构示意图

SDLB型带混合元件的动力波洗涤器的性能具有如下特点：

吸收效率高。根据气液两相流的流动特点，将动力波泡沫吸收与两相顺流吸收组合在一个设备内，达到了二级串联的吸收效果，明显地提高了吸收效率，一般吸收效率≥95%。

采用了合适的液沫分离器，使出口气体中的液沫夹带量<30mg/m3，无需后续除沫设备，减少设备投资。

采用特殊结构的大口径喷嘴，有效地避免了喷嘴堵塞的问题，有利于吸收液的循环使用，减少了污水处理量。循环液含固量可达20%左右。

动力波吸收器结构紧凑、造价低、占地面积小。采用动力波净化系统的投资，比采用传统的工艺与设备要节省30%以上。

设备结构简单，无任何活动部件，安装维修方便，设备的可靠性好，运行周期长。

操作弹性大，能适用于处理气量波动较大的场合。

有良好的快速传热效果。

图3  改造后的吸收系统工艺流程图

改造方案

原喷淋塔简介

原喷淋塔直径为2350mm，高约6500mm，其结构示意图如图2。采用气液逆流操作，含苯甲酸的气体从塔底进入，经喷淋洗涤后从塔顶排出；洗涤液从安装在塔上部中心的两个喷嘴向下喷出，与气流逆流接触，最后从塔底排出。喷淋塔的优点是结构简单、压降小，缺点是体积大、净化效率低。一般喷淋塔的净化效率只有60%～70%，所以对苯甲酸的净化效果不理想，环境污染严重，迫切需要对原喷淋塔进行改造。

改造方案

为了能在系统大修期间完成整个改造内容，必须尽量缩短施工工期。如果在原地新建设备，则光拆除老设备、老基础就要耗费许多时间；如果在老设备旁边建新设备，在工艺配置上既困难，也不合理。于是决定利用原喷淋塔就地改造成动力波洗涤器，这样，既能缩短施工工期，也节约了投资费用。

改造内容包括：

新设一竖管作为洗涤管，该洗涤管为动力波洗涤器的主体部分，气、液传质、传热将在这里进行。竖管的下部有一个动力波喷头。竖管通过管道与原喷淋塔连通，将原喷淋塔作为气液分离器使用。

新增吸收液配置槽一台，用于配置一定浓度的新鲜吸收液。

新增吸收液计量泵二台，一开一备，用于定量补充新鲜吸收液。

新增吸收液循环泵二台，一开一备，用于吸收液的循环使用。

改造后的吸收系统工艺流程见图3。

工艺流程说明：水和30%的NaOH溶液按一定比例进入吸收液配制槽，配制成一定浓度的吸收液，然后经计量泵以一定的流量与循环吸收液混合后用循环泵打到动力波喷头。含苯甲酸的气体自上而下高速进入洗涤管，与喷头喷出的循环吸收液高速逆向对撞，形成高度湍流的泡沫区，在泡沫区，气液两相呈高速湍流接触，接触表面积大，而且这些接触表面不断地得到迅速更新，达到高效吸收效果。净化后的气体经过原喷淋塔中部的冲洗喷头冲洗掉夹带的碱液后直接排入大气。喷淋塔底部的液体溢流排放。吸收液吸收了气体中的苯甲酸后，由循环泵打到动力波喷头循环使用。当循环液的浊度达到一定值后，通过循环泵对外抽出一部分循环液，然后再补充一部分新鲜吸收液，以保证循环液具有一定的吸收苯甲酸的能力。

改造后应用情况

在PTA装置大修期间对2号氧化气送尾气净化装置进行了改造，改造后作业环境得到很大改善，取得了显著的环保和社会效益。

在改造后的吸收系统稳定运行2个多月后，于2008年10月对改造后的尾气吸收装置进行了测试，测试结果如下表所示：

由上表可见，动力波洗涤器的吸收效率在90%以上，比原喷淋塔高出20%以上。

改造前吸收系统阻力降为900Pa，改造后吸收系统阻力降为1600~2000Pa，虽然改造后吸收系统阻力降增加了，但没有超过料仓所能承受的压力3000Pa，故不需要增加接力风机。

结语

利用原喷淋塔就地改造成动力波洗涤器，既能缩短施工工期，也节约了投资费用，并有利于工艺配置。动力波洗涤器的吸收效率比原喷淋塔高20%以上，尾气的净化效果显著，周围环境得到很大改善，取得了显著的环保和社会效益。