高效自清式氣液分離器的探索與應(yīng)用

周文水

（棗莊職業(yè)學(xué)院，山東 棗莊 277800）

一、概述

氣液分離存在于很多化工過程中，分離效率的高低是直接關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)過程能否長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。多年以來，人們對(duì)反應(yīng)器、塔器、冷熱交換器以及新工藝和新技術(shù)的開發(fā)創(chuàng)新極為重視這促進(jìn)了我國化工工業(yè)的飛速發(fā)展。但仍有一些企業(yè)存在著設(shè)備管道長(zhǎng)期腐蝕，交換器列管腐蝕堵塞，催化劑結(jié)皮，檢修頻繁，生產(chǎn)不穩(wěn)定，消耗高效益低等問題，危及企業(yè)的生存和發(fā)展。原因是不僅是企業(yè)在管理方面的問題，很多的情況下都與沒有解決好工藝過程中氣液分離的問題有關(guān)。例如:在聯(lián)醇工藝半水煤氣生產(chǎn)中，入爐蒸汽帶水，影響發(fā)氣量，造成上行管道內(nèi)襯碎裂脫落，導(dǎo)致管道燒穿，必須停爐修理；洗氣塔出口氣水分離不好，極易被人們忽視，致使含硫化氫的廢水存留從而加速對(duì)管道和氣柜的腐蝕；壓縮機(jī)出口氣體油水分離度低，將液體帶入下一工段，可逐步加劇使塔器、反應(yīng)器及熱交換器列管腐蝕堵塞，阻力增加，造成檢修頻繁，類似這樣的問題還有很多，不一一列舉。

二、經(jīng)典式氣液分離器性能粗析

1重力沉降式分離器。它是一種利用液滴在重力場(chǎng)中的重度差，使之達(dá)到氣液分離的目的設(shè)備。這類分離設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積大，占地面積多，分離效率低，分離物易受氣流干擾而產(chǎn)生二次夾帶，除少數(shù)特殊場(chǎng)合外，一般已很少采用。

2旋風(fēng)分離器。這種設(shè)備需要較高的氣體進(jìn)口速度，以使氣流中液滴在其慣性力的作用下沖向器壁富集，超過液滴自身重力時(shí)流動(dòng)到到器底，達(dá)到氣液分離目的。分離效率較高，體積較小，有一定的阻力損失，目前被廣泛采用，但是該設(shè)備在氣量大幅度波動(dòng)時(shí)容易發(fā)生分離物二次夾帶損失。

3填料類分離器。這類分離器的處理能力隨填料類別不同而有較大差異。一般的規(guī)律是；塊形填料<矩鞍形陶瓷填料<波紋填料<絲網(wǎng)填料。絲網(wǎng)填料有較大的比表面積，空隙率高，可容許較高空速的氣流通過，分離效率高，處理能力大，價(jià)格貴。采用塊形填料，使用時(shí)受到液泛速度的限制。工廠產(chǎn)能擴(kuò)大后，應(yīng)對(duì)原有氣液分離器進(jìn)行核算，并作相應(yīng)改造。

4.靜電除塵器。在高電壓的作用下，塵粒帶電荷，向異性極沉積而分離，要在一定條件下方可采用，是一種除塵效率較高的設(shè)備。

三、高效自清式氣液分離器設(shè)計(jì)初探與應(yīng)用

1.高效自清式氣液分離器應(yīng)具有應(yīng)以下性能：

a適應(yīng)性好，在相同尺寸的情況下應(yīng)有處理能力大，分離效率高的性能；b采用不銹鋼絲網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)帶形填料為分離介質(zhì)，氣液接觸面積大，氣流阻力??；c在操作條件下，有很好的自清作用，使用周期長(zhǎng)，維修處理方法簡(jiǎn)單，費(fèi)用低；d采用‘上進(jìn)上出’的氣體流動(dòng)方式，縮短氣流路線，減少阻力；e液體分離后沒有二次夾帶現(xiàn)象發(fā)生；f構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造安裝方便，造價(jià)低，效益高。

2.高效自清式氣液分離器設(shè)計(jì)初探

a進(jìn)口管徑的確定。在操作條件下，遵照填料類分離器進(jìn)口管氣速設(shè)計(jì)規(guī)范。使氣流中的液滴具有足夠的慣性到達(dá)分離介質(zhì)表面。為確保管內(nèi)氣流直線運(yùn)動(dòng)，在出口管端裝有柵形氣體分布器；

b容器尺寸的確定。在操作條件下，選用小于所采用填料允許操作的空速。容器下部應(yīng)留有一定空間，以使氣體有緩沖停留時(shí)間，液體有儲(chǔ)存容積，便于定期排放。

c氣體進(jìn)口管端與分離介質(zhì)表面的距離取等于入口管徑的1-3倍。

d氣體進(jìn)口管端面與出口管中心距設(shè)為入口管徑的2-3倍。

3.高效自清式氣液分離器的應(yīng)用實(shí)例

首先我們以某聯(lián)醇廠精脫硫槽進(jìn)口氣液分離器的改進(jìn)為例。經(jīng)計(jì)算，原有容器尺寸適合工藝要求，繼續(xù)采用。首先將氣體進(jìn)口改從容器頂部插入，上側(cè)部出口，在容器內(nèi)出口處設(shè)一擋板，防出口氣體走近路，原進(jìn)出口按規(guī)定要求封閉。同時(shí)，取消原塊形填料，設(shè)二層不銹鋼絲網(wǎng)帶形（h=100mm）填料，每層高100mm，用該規(guī)格的帶形不銹鋼絲網(wǎng)適度盤繞而成，二層間距400mm，用角鋼圈固定于器壁，以50x5mm扁鋼作柵條，間隔50-100mm，固定于角鋼圈上。二層填料表面各鋪一層網(wǎng)孔為4x6mm不銹鋼絲網(wǎng)用50x5mm扁鋼加固。對(duì)于進(jìn)口管端設(shè)柵形分布器的設(shè)置，選擇與出口管中心距取2倍進(jìn)口管徑，器外下部設(shè)與容器壓力等級(jí)相同的液位計(jì)L=800mm一處，容器下一步應(yīng)留存一定的空間，作為氣體緩，分離液的儲(chǔ)存，一邊定期排放。投入運(yùn)行后效果良好，不僅將精脫硫劑的使用期限延長(zhǎng)了一年多，同時(shí)也延長(zhǎng)了分離器的清理周期，大大減少修理費(fèi)用和時(shí)間，生產(chǎn)安全穩(wěn)定，每年可為企業(yè)帶來近百萬元的節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益。

其次我們對(duì)某企業(yè)壓縮機(jī)油分離器進(jìn)行了改造。原有油分離器使用矩鞍形填料，開始效果很好，使用一年后發(fā)現(xiàn)該器阻力明顯增大，帶油嚴(yán)重，甚至無法維持生產(chǎn)。停機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)，塔器內(nèi)填料由于油泥黏結(jié)成塊致使催化劑表層板結(jié)。原因是該企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)能力后，原有氣液分離器沒有改造，容器內(nèi)氣體空速提高，存于填料的油污不能順利流下排出所致，由于檢修填料時(shí)裝卸清洗費(fèi)工費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而且每年都要定期或不定期清理，給生產(chǎn)造成很大影響。我們使用不銹鋼絲網(wǎng)填料作為分離介質(zhì)。經(jīng)計(jì)算，容器可正常使用，采用網(wǎng)孔為4-6mm不銹鋼絲網(wǎng)兩層，每層兩塊，以角鋼圈和柵形鋼條固定于容器內(nèi)壁，層間距600mm，每層分別用扁鋼加以固定防止被吹翻，與容器器壁應(yīng)密封好。容器外下部設(shè)液位計(jì)l600-800mm一處。投入運(yùn)行近兩年來，下工序工藝指標(biāo)正常，催化劑活性良好，生產(chǎn)穩(wěn)定，解決了催化劑頻繁更換熱交換器列管腐蝕堵塞這個(gè)引響生產(chǎn)的關(guān)鍵，減少了檢修時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度，每年節(jié)省購置催化劑費(fèi)用及開停車費(fèi)用數(shù)十萬元，生產(chǎn)周期長(zhǎng)而穩(wěn)定，企業(yè)面貌煥然一新，經(jīng)濟(jì)效益顯著。設(shè)備大修時(shí)，對(duì)分離器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)器內(nèi)干凈，絲網(wǎng)上除有極少的管路鐵銹皮外別無他物，無需撤出清理，節(jié)省工時(shí)。工藝流程。

此外，脫碳塔出口氣液分離器的脫碳液的回收；甲醛吸收塔出口氣液分離器的甲醛回收降低消耗，液體粗脫硫塔出口氣中脫硫劑的回收等，如都改用此類結(jié)構(gòu)的氣液分離器，將會(huì)對(duì)工廠效益有較大的提升。

綜上所述，高效自清式氣液分離器的廣泛采用，將為化工生產(chǎn)的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低消耗，提高效益打下良好基礎(chǔ)。

[1]侯建龍.高壓系統(tǒng)旋風(fēng)分離器的研究[D].天津大學(xué)，2012.