第３０卷

化肥工业

第３期

台成气通过燃烧室的渣口进入激冷环和下降

管以后，由于下降管内壁四周分布着激冷水形成

的液膜，合成气与激冷水并流下行的过程即发生

了传热传质过程，合成气被冷却，激冷水被加热，

部分激冷水蒸发成为饱和蒸汽进入到合成气中。

合成气离开下降管后。在下降管与上升管的环隙

问穿越激冷室水液层鼓泡上升，在此过程中由于

气体流速较快，合成气在溢出激冷室液面时要夹

带部分水。夹带出的水有４种运动形式：一部分

随合成气在环隙上升的过程中由于没有足够的功

能，又落回到环晾的液层中；一部分撞击到上升管

的内壁和下降管的外壁上以液膜的形式流回到液

层中；一部分在离开上升管后经过激冷室上部的

折流板时，被分离沉降到激冷室液面上；一部分最

终随合成气被带出气化炉，经文丘里进入洗涤塔

中。

由于合成气在激冷室液层中穿行的过程属于

～种气、液分散系，而且存在着传热传质的过程，

比较复杂。现从２个方面进行讨论：（１）借鉴气

流输送的理论，从气体流速的角度来考虑；（２）合

成气夹带的小水滴虽然不属于气流输送中的固体

颗粒，但是有许多相似之处，因为液体的密度与

固体的密度非常接近而与输送介质合成气的密度

却相差甚远，这一点与气流床的情况很相似。另

外小液滴作为一个质点在液面上运动时，同样受

到气体的推动力和自身重力的作用，这也与气流

床中的固体颗粒相同。合成气中夹带的小液滴要

以流化状态被带出气化炉时。也应有一个带出速

度的问题。

鲁南化肥厂装置现在的生产强度为合成气量

４０ ０００

ｍ３／ｈ（标态），由激冷水气化产生的

饱和蒸汽量为合成气的１．４倍，两者总气量为

９６ ０ｔ１０

ｍ３Ａ（标态），换算成气化炉操作状态

（２．６５

ＭＰａ，４８０

Ｋ）下气量为５ ６８８．８一／Ｉｌ，合１．５８

矗／８。激冷室下降管与上升管环隙的面积为

０．３９１

ｍ２，则合成气在下降管与上升管环晾中的

流速为４．０４ｍ／ｓ，远大于相对于３ｍ液滴的带出

速度２．３１

ｍ／ｓ，所以合成气带水的量很大。

在装置满负荷正常生产时，气化炉、洗涤塔的

水平衡如表ｌ所示。

由表ｌ可知，在正常生产时，气化炉合成气带

水量约在２５Ⅲ３／ｈ，而当气化炉严重带水时，洗涤

表１正常生产时水平衡表（ｄ／ｈＪ

塔的冷凝液补充水减至３０一／ｈ，这时合成气实际

带出气化炉的水量为５０矗／｝Ｌ，比正常时增加了

２５

ｏ／Ｉｌ。

从传热传质的角度考虑，在激冷室内，合成气

与激冷水之间的传热属于两相流的沸腾传热过

程。根据流体沸腾传热理论，其过程将随热流强

度的增加而发生传热机理的转变，即当热流强度

增加到某一临界值时，传热过程将由高效的泡核

沸腾转变为低效的膜状沸腾，此时气相中将夹带

大量的水沫。由于水沫的密度比液体的密度小，

使得气体夹带液体所需要的能量大大降低，可以

在气体流速并不太大的情况下而发生大量带水现

象。这一理论可以成功地解释当气化炉带水时加

大气化炉的排水量后，气化炉的液位不但不下降

反而会升高。这是因为排水量加大后，激冷室内

激冷水的滞留时间相对缩短了，激冷水的温度也

就降低了，即降低了合成气与激冷水之间的热流

强度，使传热过程从膜状沸腾转变为泡核沸腾，气

相中不再有大量水诛出现，于是合成气带出的水

量就减少，激冷室的液位上升。

４

解决合成气带水问题的应对措施

解决合成气带水问题可以试着从以下几个方

面着手考虑。

（１）扩大上升管的直径，加大上升管与下降

管之间的环形通道的面积，降低气体的流速，减弱

合成气对液相的冲击，降低央带水的动能，从源头

上遏制合成气带水的问题。由于气化炉上升管采

用螺栓紧固的方式组装到气化炉激冷室中，更换

起来比较方便，改造费用也较低，所以该方案特别

适用于运行装置的技术改造。

（２）加大气化炉激冷室的结构尽寸，增大激

冷室液面上部的分离空间，让更多的夹带水返回

到气化炉激冷室的液面中。在气体流速相同的情

况下，气体夹带水的动能基本相同，其分离空间

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万方数据