煤气湿法氧化脱硫液封形式的选择

刘光明

(宁波市化工研究设计院有限公司 浙江宁波 315040)

液封是利用液体的静压力阻止气体流动的装置，一般具有切断、逆止和排液的作用，在某种意义上属于一种自动装置[1]，有以下几种常用类型[2]。

(1)液封罐型液封装置：利用液封罐液面高度，通过插入管维持设备系统内一定压力，从而防止空气进入系统内或介质外泄，在常压、微压蒸馏塔和贮槽的放空系统中应用较多。

(2)U形管型液封装置：U形管内充满液体，依靠U形管的液封高度阻止设备系统内物料排放时不带出气体，并维持系统内一定压力，其应用场合较多。

(3)Π形管型液封装置：依靠Π形管液封高度维持设备内一定液面，并阻止气体随排出液体而带出，多用于设备内需要控制一定液面高度的场合。

(4)自动排液器型液封装置：利用浮球在流体中随液位改变发生沉浮，从而启闭喷嘴孔，实现自动排液并阻止气体外漏，多应用于系统压力较高的气-液分离系统的排液场合，如各种压缩机中间冷却器、气-液分离器、气体储罐内凝析液的排放等。

在煤气湿法脱硫系统中系用的液封形式有2种，即煤气管道低点冷凝液排液液封以及脱硫塔脱硫液出口液封，这2种液封的设计选型分别讨论如下。

1 煤气管道低点冷凝液排液液封

图1 煤气管道低点冷凝液排液液封

图2 U形管型煤气管道低点冷凝液排液液封

煤气管道低点冷凝液排液液封通常采用液封罐型液封装置(图1)[3]，但采用此种液封形式通常会存在以下问题：①由于煤气冷凝液中含有一定量的煤焦油、萘等杂质，低温下煤焦油的黏度很大、萘容易结晶析出，很容易堵塞液封槽，从而发生冷凝液从接收漏斗外溢的情况；②由于液封槽冷凝液出口管末端处直接对外界敞开，焦油、萘等挥发性强的物质对液封周围的空气会造成污染。但如果厂区内可以不间断供应循环氨水并且量有富余，可以改用如图2所示的U形管型液封，用70 ℃以上的循环氨水代替蒸汽，可以有效避免以上问题，通过调节氨水量即可控制冷凝液排出温度保持在40～50 ℃。由于液封槽中通入一定量的循环氨水，增加了液封中液体的流通量，可防止焦油、萘等杂质在较低温度、液体量较少情况下的逐步沉积、堵塞水封和排液管路的问题，即用循环氨水代替蒸汽可以实现对液封的清扫。煤气冷凝液中一般含有一定量的硫化氢、二氧化碳等酸性介质，对水封系统有一定的腐蚀，而循环氨水属碱性介质，可以减轻对液封材质的腐蚀。

2 脱硫塔脱硫液出口液封

脱硫塔脱硫液出口至富液槽部分通常采用U形管型液封装置或者Π形管型液封装置，可以控制设备内保持一定的液面高度，同时可连续排放液体并使系统内煤气不随液体带出。但某企业的煤气脱硫塔脱硫液出口采用液封罐型液封装置(图3)，甚至采用二级液封结构(图4)，笔者认为选用此种结构在该场合不太合适。

图3 煤气脱硫塔脱硫液出口液封

图4 煤气脱硫塔脱硫液出口二级液封

如图3所示的液封，虽然插入管深度可以满足液封效果，但不能保证塔出口处上方乃至液封管道内充满液体。实际上该液封管道不仅要起到液封作用，而且要起到液体流通通道的作用。在脱硫系统中，脱硫塔出口脱硫液量较大，一般都会充满管道，在管道内处于层流甚至湍流流动状态。如果塔内液体压力较高，液位平衡高度在液封管某处，那么脱硫塔出口处至液位平衡处之间的管道内就会形成混合流(泡状流)，液体夹带气体流动，最终进入富液槽，从而造成后续富液槽内有毒气体超标。

图4所示的二级液封的形式虽然可以将液封槽的高度降低一半左右，P2=P1+h1，P1=P0+h2，则P2=P0+h1+h2。但这种液封形式也存在同样的问题，如果压力较低，液封管2将充满液体，液位高度将控制在液封管1的某处；如果压力较高，液位高度将控制在液封管2的某处，此时液封管1内的压力将低于塔内压力。无论压力如何，液封管1或者液封管2总是会形成混合流(泡状流)，液体夹带气体流动，最终进入富液槽，从而也会造成后续富液槽内有毒气体超标，存在安全隐患。

因此，该企业所采用的2种液封形式均应改为U形管型液封装置，保持塔内有一定的液位，从而减少进入后续富液槽有毒有害的气体量。

3 结语

水封具有结构简单、投资省、安全可靠的优点，因此在化工行业和其他行业得到了广泛应用[1]。正确、合理地选择水封形式至关重要，若选型不当，轻则发生泄漏跑气、损坏设备，重则威胁人身安全。因此，水封设计、生产、使用单位应合理选择水封形式，审慎计算水封高度，为系统安全生产及降低设备投资作出贡献。