氣液分離技術(shù)設(shè)備進(jìn)展

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1、2008Vol.18No.3過(guò)濾與分離JournalofFiltration&Separation·43·氣液分離技術(shù)設(shè)備進(jìn)展任相軍,王振波,金有海(中國(guó)石油大學(xué)(華東),山東東營(yíng)257061)摘要:需要進(jìn)行氣液分離的場(chǎng)合眾多,各分離技術(shù)設(shè)備又具有相當(dāng)?shù)木窒扌?本文介紹了國(guó)內(nèi)外氣液分離技術(shù)及設(shè)備的進(jìn)展及其應(yīng)用情況,詳細(xì)分析了氣液的重力沉降分離、慣性分離、過(guò)濾分離和離心分離的分離原理和設(shè)備。并對(duì)氣液分離技術(shù)的研究方向和應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:氣液分離;分離技術(shù);分離設(shè)備;技術(shù)進(jìn)展中圖分類(lèi)號(hào):TQ028.2;TQ051.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編

2、號(hào):1005-8265(2008)03-0043-05氣液分離技術(shù)是從氣流中分離出霧滴或液滴的技停留時(shí)間,因此分離器體積大,笨重,投資高,分離效果術(shù)。該技術(shù)廣泛的應(yīng)用于石油、化工、(如合成氨、硝酸、差,只能分離較大液滴,其分離液滴的極限值通常為甲醇生產(chǎn)中原料氣的凈化分離及加氫裝置重復(fù)使用的[13]100μm,主要用于地面天然氣開(kāi)采集輸。經(jīng)過(guò)幾十循環(huán)氫氣脫硫),天然氣的開(kāi)采、儲(chǔ)運(yùn)及深加工,柴油加年的發(fā)展,該項(xiàng)技術(shù)已基本成熟。當(dāng)前研究的重點(diǎn)是研氫尾氣回收[1,2][4]及制高效的內(nèi)部填料以提高其分離效率[12],濕法脫硫,煙氣余熱利用,濕法除塵。

3、發(fā)酵工程等工藝過(guò)程,用于分離清除有害物質(zhì)或高效此類(lèi)分離器的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于確定液滴的沉降速回收有用物質(zhì)。氣液分離技術(shù)的機(jī)理有重力沉降、慣性度,然后確定分離器的直徑。碰撞、離心分離、靜電吸引、擴(kuò)散等,依據(jù)這些機(jī)理已經(jīng)2慣性分離研制出許多實(shí)用的氣液分離器,如重力沉降器、慣性分氣液慣性分離是運(yùn)用氣流急速轉(zhuǎn)向或沖向檔板后離器、纖維過(guò)濾分離器、旋流分離器等。再急速轉(zhuǎn)向,使液滴運(yùn)動(dòng)軌跡與氣流不同而達(dá)到分離。1重力沉降分離此類(lèi)分離器主要指波紋(折)板式除霧(沫)器,它結(jié)構(gòu)氣液重力沉降分離是利用氣液兩相的密度差實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、處理量大,氣速度一般在15～25m/s,但

4、阻力偏兩相的重力分離,即液滴所受重力大于其氣體的浮力大,且在氣體出口處有較大吸力造成二次夾帶,對(duì)于粒時(shí),液滴將從氣相中沉降出來(lái),而被分離。徑小于25μm的液滴分離效果較差[3],不適于一些要求較高的場(chǎng)合。其除液元件是一組金屬波紋板,如圖2所示,波紋板間形成“Z”字形氣流通道。其性能指標(biāo)主要有:液滴去除率、壓降和最大允許氣流量(不發(fā)生再夾帶時(shí)),還要考慮是否易發(fā)生污垢堵塞。因?yàn)橐旱稳コ奈锢頇C(jī)理是慣性碰撞,所以液滴去除率主要受液滴自身慣性的影響。它通常用于:①濕法煙氣脫硫系統(tǒng),設(shè)在煙氣出口處,保證脫硫塔出口處的氣流不夾帶液滴;②塔圖1立式和臥式

5、重力沉降氣液分離器簡(jiǎn)圖設(shè)備中,去除離開(kāi)精餾、吸收、解吸等塔設(shè)備的氣相中重力沉降分離器一般有立式和臥式(圖1)兩類(lèi),的液滴,保證控制排放、溶劑回收、精制產(chǎn)品和保護(hù)設(shè)備[14]它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、操作彈性大,但是,需要較長(zhǎng)的。收稿日期:2008-06-10作者簡(jiǎn)介:任相軍(1983-),男,在讀研究生,主要從事石油化工設(shè)備研究.E—mail:rxj88@163.com.·44·過(guò)濾與分離JournalofFiltration&Separation2008Vol.18No3圖4金屬絲網(wǎng)過(guò)濾型氣液分離器具有高效、可有效分離0.1～10[3]當(dāng)氣速增

6、大時(shí),氣體中液μm范圍小粒子等優(yōu)點(diǎn),但滴夾帶量增加;甚至,使填料起不到分離作用,而無(wú)法進(jìn)行正常生產(chǎn);另外,金屬絲網(wǎng)存在清洗困難的問(wèn)題。故其運(yùn)行成本較高,現(xiàn)主要用于合成氨原料氣凈化除圖2除霧(沫)器常見(jiàn)板型油、天然氣凈化及回收凝析油以及柴油加氫尾處理等2000年徐君嶺[5]等對(duì)圖2(a)所示的折板分離器進(jìn)場(chǎng)合。行了數(shù)值模擬,分析得到液滴運(yùn)動(dòng)軌道主要集中在上對(duì)絲網(wǎng)的研究由York和Poppele開(kāi)始于上世紀(jì)五六十年代,Robinson和Homblin[10]的試驗(yàn)結(jié)果表明:坡拐道的下壁面與下坡拐道的上壁面,當(dāng)液滴直徑大于50μm時(shí),分離效果明顯。

7、在達(dá)到相同的分離效果的情況下,絲網(wǎng)除霧器相比旋現(xiàn)在波紋板除霧器的分離理論和數(shù)學(xué)模型已經(jīng)基風(fēng)分離器、纖維絲床、葉片式慣性分離器著最低的總壓損失。2006年史永紅[6]對(duì)絲網(wǎng)氣液分離器的分離機(jī)理本成熟,對(duì)其研究集中在結(jié)構(gòu)優(yōu)化及操作參數(shù)方面來(lái)提高脫液效率。2005年楊柳[15]等對(duì)除霧器葉片形式作進(jìn)行了詳細(xì)分析,并給出了能定量分析各種分離機(jī)理了比較,發(fā)現(xiàn)弧形葉片(如圖3)與折板形葉片的除霧對(duì)分離的貢獻(xiàn)的分離效率和壓降計(jì)算公式。效率相近,但弧形除霧器的壓降明顯小于折板形的,故4離心分離弧形葉片除霧器的綜合性能比折板式除霧器要好。氣液離心分離主要指是氣

8、液旋流分離,是利用離心力來(lái)分離氣流中的液滴,因離心力能達(dá)到重力數(shù)十倍甚至更多,故它比重力分離具有更高的效率。雖沒(méi)有過(guò)濾分離效率高,但因其具有存留時(shí)間短、設(shè)備體積及占