丙烯腈装置吸收塔放空噪声治理研究

丙烯腈装置吸收塔放空噪声治理研究
摘要：本文阐述了丙烯腈装置吸收塔放空产生噪声的原因，根据原因制定了噪音治理的措施，达到了降低环境噪声的目的。

关键词：丙烯腈吸收塔放空噪声
0前言
噪声污染是当代三大污染之一。

噪声对人类的危害是多方面的：首先长期暴露在强噪声环境中，听力受损而下降，逐渐形成噪声性耳聋；其次噪声对神经系统和心血管系统会有明显的影响，长期接触噪声的人常常会产生头痛、脑涨、耳鸣、失眠、记忆力减退、心跳加快、心率不齐等症状；另外噪声对消化系统、内分泌系统也有不同程度的影响。

因此加强对噪声的控制保护人们的身心健康是不容忽视的重要问题。

吸收塔是丙烯腈装置的一台关键设备，用于吸收反应产生的丙烯腈、乙腈、氢氰酸，反应气体中的氮气、一氧化碳、二氧化碳、剩余的氧气、未反应的烃类不溶于水从塔顶部放空烟囱排向大气。

装置在5万吨/年以下负荷运行时吸收塔放空产生的噪声较小，当负荷提到6.5万吨/年以上后，吸收塔的放空量大幅度的增加，从而产生了较严重的噪声，如果不采取降燥措施装置扩能改造至8万吨/年后，吸收塔将会产生更大的噪声。

吸收塔的噪声不仅危害了本装置员工的身心健康，也对周边单位产生了较大的影响。

经测定，在距吸收塔100m处噪声为80分贝，距吸收塔60m处噪声为85分贝，后者超出国家标准20分贝，可见吸收塔放空产生的噪声是比较大的。

因此需要采取措施治理吸收塔放空产生的噪声。

1吸收塔放空产生噪音的原因
排气放空噪声是由于高速气流冲击和剪切周围的静止空气，引起剧烈的气体振动而产生的。

排气放空噪声亦称为喷注噪声，按喷口处气流速度可分为亚音速喷注噪声、阻塞喷注噪声和超音速噪声三种。

1.1亚音速喷注噪声
当气流驻点压力Ps<Po[(r+1)/2]r/(r-1)（式中Po为环境压力，r为喷注气体的定容比热和定压比热之比）时，喷口处的气流速度小于临界声速，这种喷注称为亚音速喷注，产生的噪声称为亚音速喷注噪声。

在设计负荷运行时，T-103塔放空管道的噪声很小；超负荷运行时，则出现较大噪声。

经计算，100%负荷时，其流速C=40.784m/s<临界声速，且放空气体的Ps<Po[(r+1)/2]r/(r-1)，故放空管道产生的噪声为亚音速喷注噪声；负荷提高到120%～130%时，放空排气量加大，其流速C=48.941～55.0584m/s，此时，气体流速仍小于临界声速，且Ps< Po[(r+1)/2]r/(r-1)，故放空管道在负荷增至120％～130％时产生的噪声仍然为亚音速喷注噪声。

亚音速喷注噪声从出口到静止空气的喷注结构分为三部分：混合区、过渡区和充分扩展区，见图1。

在喷口附近（排气管直径4～5倍）是混合区。

在这个区域内存在一个射流核心，核心的速度仍保持管口的速度。

在核心周围，射流与卷吸进来的气体激烈混合，辐射的噪声是高频性的。

在喷口稍远的地方（约在排气管直径5～15倍的距离）是过渡区。

在过渡区中气体流动呈紊流状态，气体流动的流体是不规律流动。

此时，气体分子间的冲击大大增加，平均流速随喷射距离的增加而渐减，射流宽度逐渐扩展。

在喷口更远的地方（排气管直径15倍距离以外），气流成为安全湍流运动，这就是充分扩展区。

在这个区域里气流宽度更广，流速逐渐降低以至完全消失，湍流强度变小，产生的噪声是低频性的。

亚音速喷注噪声具有明显的指向性，在前方30°的方位上噪声最强，而在喷注上游方向的噪声最弱。

整个喷注噪声是连续宽频带噪声，带宽约占六个倍频程。

但在一定频率上又有较强的噪声峰值。

喷注噪声频谱基本上是斯特哈尔数Fd/V 的函数。

对于确定的排气管径和排气速度V，噪声峰值频率f可用下式计算。

f=StV/D=0.175×40.784/0.6=11.895Hz
式中St为斯特劳哈尔数，通常在0.15～0.2范围内选取。

由此式可知，排气速度越快、排气管径越小，产生的噪声峰值频率越高，就越趋于尖叫剌耳。

T-103塔放空管道的噪声绝大部分属于亚音速喷注噪声。

1.2阻塞喷注噪声
T-103塔放空管与塔顶法兰之间装有一个DN600的调节阀，气体通过调节阀时流动的方向发生变化，极易使阀口内外压力比超值，产生阻塞喷注噪声，这部分噪声也是T-103塔放空管道噪声超标原因之一。

1.3一、二次固体噪声
放空管道因结构未发生变化，所以，固有频率是一定的，在100%负荷时，气体脉动的频率与管道的固有频率之间有较大的差别，故气体的振动很小，而在负荷增大到120%～135%时，由于气体流速增加，气体流动状态发生改变，脉动频率增加，以至于气体的脉动频率与管道的固有频率相吻合，气体流动在共振区，故发生强烈的气体脉动，导致管道振动而向外发出声音，即二次固体声。

机械和流体的振动直接由塔顶传至裙座基础，然后又通过基础的振动而辐射至空气中，即一次固体声。

一、二次固体噪声与亚音速喷注噪声、调节阀阻塞喷注噪声共同构成了T-103塔放空管线的噪声。

2吸收塔放空噪音的治理措施
基于以上分析，为了达到降噪目的，采取了以下改进措施：增加了放空管道的管径；在放空管道上新增设了微孔板消声器；在调节阀外部增设了隔声罩。

通过采取几项措施实施后，取得了很好的效果。

2.1增加放空管道的管径，降低气体流速
T-103塔放空管改造后结构见图2。

将原有放空管的管道直径由DN600增到DN750，根据2.1中公式计算噪声频率为：
f/=StV/D=0.175×40.784/0.75=9.516Hz
可见，噪声频率明显减小，起到了降噪目的。

同时，考虑到放空管道管径的变化使风载荷有所增加，在放空管支撑圈平台件10处加四个14#角钢支撑，以改善放空管的受力条件。

2.2在放空管道上部增设微孔板消声器，降低放空管出口噪声。