易起泡物系消泡构件的研究

在工业生产中，有些物系易起泡，如热钾碱脱二氧化碳、轻烃系统脱甲烷等，给工业生产带来一系列问题。这类物系的特点为气液密度差小，液体表面张力小，液气比太，气泡不易分离。

目前在生产中对于易起泡物系采取的措施主要有：

(1)防止产生多余的泡沫，如加强溶液管理，杜绝有机物进人系统；避免灰尘及杂质进入系统；减少溶液中的亚铁离子、铁离子的生成，铁离子浓度太高要进行除铁；加强溶液过滤。

(2)稳定操作。再生塔液位、热负荷及吸收塔的负荷不宜波动太大。

(3)注意溶液性质的变化，对溶液泡沫高度进行定期测定，便于确定设备的操作情况。

(4)定期加消泡荆，稳定生产。

另外，在工程设计中140往往依靠放大降液管、增大板问距来保证塔的正常操作。所有这些措施都较为被动，有些还会带来负面效应。

关于哪一种构件更适合于易起泡物系的报道至今不多。现有的资料表明，塔板上的喷射态工况有利于抑制高泡沫层。根据有关文献报道：泡罩塔中的起泡现象不严重，导向筛板在起泡物系中的稳定性较高。但对于不少易起泡物系，如热钾碱脱除二氧化碳、轻烃系统脱甲烷等，由于液气比高，气液流动参数(液体和气体的动能因子之比)FP高达l以上，不论采用哪种板型，都不可能形成喷射态。因此如何从机械方面寻求消泡构件．得到一种更为积极可行的物理消泡方法，将会对工业生产过程有一定的指导意义。本课题的研究就是从塔板结构方面着手，设法解决消泡问题。

1、 实验装置与测试仪器

实验在--截面为200mm×70fm的有机玻璃方塔内进行，实验塔板上开有12个Ф7.8的孔。由于测试仪器的安装要求，实验板选定为塔上部第一层塔板，下面的塔板则起气体分布作用。实验装置和流程如图l所示。

测量仪器采用华东理工大学研制的气泡、泡沫、液滴徽机自动测量仪，测量仪器所需的真空度由专用真空泵来维持。测量系统由毛细管及真空抽吸系统、光电检测器、信息采集接口和微机组成(图2)。

测量原理是根据气泡、液柱对光源的折射率不同，使气液混合物在抽真空系统下通过毛细管，产生幅度变化的光电信号，信号经接口箱整形、计时后，得到气泡柱和液体柱通过两光敏管的时间。每次测量300个气泡及其随后的液柱，通过统计处理，确定气泡直径和气含率：该仪器的毛细管直径为1．5mm，探头直径为10mm，因而对流场影响较小，且所测数据再现性较好，是近代较先进的一种测量仪。

2、 实验步骤

实验用易起泡物系为空气一5％碳酸钾水溶液，以空气一水物系作为对照物系。空气经罗茨鼓风机鼓人缓冲罐，再经转子流量计计量后进人实验塔。塔板上液体不发生横向流动，在通气以后，含5％的碳酸钾溶液从塔顶人工加入，并人工适时补充液体以保证塔板上清液层高度控制在30mm。

所选消泡构件如表l所示，分别放在距塔板70mm与0mm处。在气体流量14—34 m3／h范围内，分别测量了装与不装消泡构件的泡沫层高度，每一个数据都测4次取平均。首先采用空气一5％碳酸钾物系，测定完成后将塔板和消泡构件用清水彻底清洗，然后将实验物系改为空气--水，如此重复。这一组实验的目的是比较各种消泡构件降低泡沫层高度的功能，探索最佳消泡构件及消泡构件的最佳设置位置。

实验的第二阶段是将前一阶段实验得到的最优消泡构件置于实验得出的适当位置处，将毛细管探头装在消泡构件处，测量气泡大小．然后与未加消泡构件时测得的气泡大小作对比，观察消泡构件的破泡能力。

3、 实验结果与讨论

在不同气量下，测得的2种物系有无消泡构件的泡沫层高度及气泡直径如图3～lO所示。

3．1 同一种消泡构件不同放置位置对泡沫层高度的影响

从图3～图4可见，不论是空气--水物系或者空气一5％碳酸钾物系，都是消泡构件在塔板以上70 mm的消泡性能好。无论是空气--水物系还是空气一5％碳酸钾物系。

实验现象都表明整个泡沫层的下部气泡小且较为均匀，而上部气泡较大且大小不均，波动较为剧烈。由此可知，上部泡沫是造成塔板液泛的主要因素，消除上部泡沫对抑制泡沫层的升高有积极的作用。将消泡构件放在距塔板一定高度，能将上部的大气泡破成小气泡(如图1O所示)，从而使气泡占据的空间减小，液面趋于平稳，泡沫层高度亦随之下降。

3. 2不同的消泡构件在同一工况下对降低泡沫层高度的效果

由图9可以得到，板波填料的性能与料相当，优于百叶窗挡板，这与它们的固有结构有关。板波填料属于规整型填料，波纹形薄板垂直

交叉排列，板上冲有小孔，有利于分配薄板上的液体，加强横向混合，结构紧凑，比表面积大。丝网填料也属于规整型填料，具有更大的比表面积，且丝网的网孔细密，材料较为细薄，在经过预润湿后，丝网表面形成一层均匀流动的薄膜，使其表面积的有效利用率较高。而一般的实体挡板，如百叶窗挡板，其表面光滑无孔，往往表面润湿不完全，液相沟流情况严重，使液流分布不匀，消泡的效果不理想。

4、 结语

(1)通过实验，成功地找到j，在塔板上设置机械构件来实现消泡的有效方法。这种消泡方法比添加消泡剂等措施更为积极主动，也更为经济合理，易于实现。

(2)就同一种消泡构件而言，将其置于塔板以上70-nm处对降低泡沫层高度的效果明显优于将其直接放在塔板上。

(3)在同一实验工况下(包括同样的气量、液量、消泡构件在同～位置)，3种消泡构件降低泡沫层高度的效果依次为：板波填料与丝网填料效果相近，优于百叶窗挡板。考虑到板波填料的价格远低于丝网填料，因此工程上建议采用板波填料做消泡构件。