在化工装置的吹扫和捕集过程中,涉及一系列复杂而精细的操作步骤,以确保系统的安全、高效运行。以下是对这两个过程具体机制的介绍:
一、吹扫过程
1、空气(氮气)吹扫
(1)准备阶段:工艺系统管道、设备安装竣工且强度试压合格;吹扫管道中的所有仪表做好防护措施,禁吹的设备、机泵等已按要求装好盲板;供吹扫用的临时配管、阀门等准备就位;公用工程空压机运转,具备连续供气条件;吹扫人员和操作人员熟知吹扫方案。
(2)吹扫阶段:按吹扫流程图的顺序对各系统逐一吹扫,先吹扫主干线,再吹扫分支线。吹扫时采用在各排放口连续排放的方式,并以木锤连续敲击管道,特别是焊缝和死角等部位应重点敲击,但不得损伤管道。吹扫开始时缓慢向系统送气,当检查口有气体排出后加大吹扫气量,防止系统超压。多套系统吹扫时要服从统一指挥,避免人机损伤。
(3)检验与复位:每段管线吹扫是否合格由生产和安装人员共同检查,目视排气清净且在排气口用白布靶板或白铅油靶板检查,5分钟内靶板上没有无铁锈、灰尘、水分及其他杂物和麻点即为合格。吹扫结束确认合格后进行系统复位,为下一阶段的气密试验做好准备。
2、蒸汽吹扫
(1)准备阶段:制定完备的蒸汽吹扫方案,包括吹扫范围、压力等级、方法、顺序、鉴定标准和方法以及安全措施等;对蒸汽管道、管件、管支架、管托等做详细检查并确认牢固可靠;按方案要求安装完所有临时配管、阀门等;确认被吹扫管线上的所有仪表元件、调节阀、疏水器等已拆除或采取短节连接等保护措施。
(2)吹扫阶段:通常按管网配置顺序进行,先吹扫高压蒸汽管道,然后是中压管道,最后是低压蒸汽管道。对每级管道而言,由近及远先吹扫主干线,然后吹扫分支。各管段疏水器等到管道吹扫完毕后再装上。宜采取暖管→吹扫→降温→暖管→吹扫→降温的方式周而复始地进行,使管内壁的附着物剥离。蒸汽吹扫必须先充分暖管,排掉凝水,防止发生水锤现象,并在第一周期时特别注意检查管线的热膨胀和管道的滑动情况。
(3)安全注意事项:设置吹扫警戒线,防止人员误入吹扫口范围内。吹扫过程中各方要做好统一部署和安排,协同做好蒸汽吹扫工作。

二、捕集过程
1、物理吸附法
(1)吸附剂选择:常见的吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等。活性炭具有巨大的比表面积和发达的孔隙结构,能有效吸附多种污染物;硅胶对水分和一些极性化合物有较好的吸附能力;活性氧化铝则适用于吸附氟化物、砷等物质。这些吸附剂的选择取决于需要捕集的污染物种类和性质。
(2)吸附原理:当含有污染物的气体通过吸附剂床层时,污染物分子会被吸附在吸附剂的表面上。这是由于分子间的相互作用力,如范德华力、静电引力等,使得污染物分子能够附着在吸附剂表面,从而实现从气流中分离出来的过程。例如,活性炭吸附有机污染物时,有机分子与活性炭表面的碳原子之间存在较强的相互作用,使有机分子被固定在活性炭的孔隙中。
2、化学吸收法
(1)吸收剂选择:常用的吸收剂有氢氧化钠溶液、氨水、硫酸溶液等。对于酸性污染物,如二氧化硫、氯化氢等,通常使用碱性吸收剂进行吸收;对于碱性污染物,则使用酸性吸收剂。例如,用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫,可生成亚硫酸钠或亚硫酸氢钠。
(2)吸收原理:当气体与吸收剂接触时,污染物与吸收剂发生化学反应,生成可溶于吸收剂的物质,从而将污染物从气相转移到液相中。
3、膜分离法
(1)膜材料选择:根据需要捕集的气体成分和性质选择合适的膜材料,如聚酰亚胺、醋酸纤维等。不同的膜材料对不同的气体具有不同的渗透性和选择性。
(2)分离原理:在压力差的推动下,气体混合物中的不同组分在膜两侧的分压不同,导致气体透过膜的速率不同,从而实现分离。例如,对于二氧化碳和氮气的混合气体,二氧化碳在某些膜材料中的渗透速率较快,通过膜分离技术可以将二氧化碳从混合气体中分离出来。