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隨著飲用水標準的提高,越來越多的給水廠采用氯胺(化合氯) 消毒代替傳統的自由氯消毒,以避免氯仿等消毒副產物超標。上海市區的給水廠就全部采用化合氯消毒。給水廠要在設置氯庫及加氯設備的同時設置氨庫和加氨系統,除了要防止氯氣泄漏之外,也要防止氨氣泄漏可能給周邊居民和環境帶來的負面影響。氨氣密度為0. 597 mg/ L ,易溶于水,刺激性和腐蝕性都十分強烈,在工業生產使用過程中曾出現過許多氨泄漏的慘重教訓。所以,研發給水廠用高效、先進的氨泄漏吸收裝置具有實際意義。
1 設備工作機理
本文研制的氨氣泄漏吸收裝置采用膜基氣體吸收技術作為核心工藝。膜基氣體吸收技術是將膜分離技術和吸收技術相結合的新型氣體膜分離過程。
這類膜分離過程的分離性能取決于組分在兩相中的分配系數,而膜僅起界面作用。該過程利用微孔膜材料的疏水性和透氣性將氣、液兩相隔開,并允許氣體透過微孔。氣體中被選擇性吸收的組分與吸收液反應而被迅速脫除,不被吸收的組分被排除,過程的選擇性取決于吸收液的選擇性。
膜基氣體吸收技術與傳統氣體吸收技術相比具有以下優點:
(1) 膜接觸器比傳統分散相接觸器具有更高的分離效率,氣體分離速度快,分離完全。
(2) 膜接觸器提供了更大的傳質比表面積。傳統的塔器如填充柱和板式柱,單位體積的傳質面積(比表面積) 一般為20～500 m2 / m3 ,膜接觸器的單位體積的傳質面積可達500～6 600 m2 / m3 。
(3) 由于氣液兩相相互獨立流動,消除了分散相中的霧沫夾帶等現象。
(4) 固定的傳質面積。由于氣液兩相相對獨立,互不接觸,在一定范圍內可任意調節兩相的流速,而傳質面積卻不隨流速的改變而變化。這對于那些需要較高或較低流速的工藝非常有用。與此相比,傳統塔式設備的傳質面積與流體流速有著密切的關系。
(5) 膜接觸器的操作參數呈線性關系,因此可以直接放大。除了泵、管道等限制外,可以通過有效的調整和組合膜組件的數量和形式來預測處理能力。
(6) 當體系中某種產物被不斷帶走,反應平衡始終向右進行,膜接觸器可以增加化學反應的轉化率。
(7) 膜接觸器不需要機械攪拌,吸收和分離在組件內同時進行,可以降低能耗。 |
