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1、2008Vol.18No.3过滤与分离JournalofFiltration&Separation·43·气液分离技术设备进展任相军,王振波,金有海(中国石油大学(华东),山东东营257061)摘要:需要进行气液分离的场合众多,各分离技术设备又具有相当的局限性,本文介绍了国内外气液分离技术及设备的进展及其应用情况,详细分析了气液的重力沉降分离、惯性分离、过滤分离和离心分离的分离原理和设备。并对气液分离技术的研究方向和应用前景进行了展望。关键词:气液分离;分离技术;分离设备;技术进展中图分类号:TQ028.2;TQ051.8文献标识码:A文章编
2、号:1005-8265(2008)03-0043-05气液分离技术是从气流中分离出雾滴或液滴的技停留时间,因此分离器体积大,笨重,投资高,分离效果术。该技术广泛的应用于石油、化工、(如合成氨、硝酸、差,只能分离较大液滴,其分离液滴的极限值通常为甲醇生产中原料气的净化分离及加氢装置重复使用的[13]100μm,主要用于地面天然气开采集输。经过几十循环氢气脱硫),天然气的开采、储运及深加工,柴油加年的发展,该项技术已基本成熟。当前研究的重点是研氢尾气回收[1,2][4]及制高效的内部填料以提高其分离效率[12],湿法脱硫,烟气余热利用,湿法除尘。
3、发酵工程等工艺过程,用于分离清除有害物质或高效此类分离器的设计关键在于确定液滴的沉降速回收有用物质。气液分离技术的机理有重力沉降、惯性度,然后确定分离器的直径。碰撞、离心分离、静电吸引、扩散等,依据这些机理已经2惯性分离研制出许多实用的气液分离器,如重力沉降器、惯性分气液惯性分离是运用气流急速转向或冲向档板后离器、纤维过滤分离器、旋流分离器等。再急速转向,使液滴运动轨迹与气流不同而达到分离。1重力沉降分离此类分离器主要指波纹(折)板式除雾(沫)器,它结构气液重力沉降分离是利用气液两相的密度差实现简单、处理量大,气速度一般在15～25m/s,但
4、阻力偏两相的重力分离,即液滴所受重力大于其气体的浮力大,且在气体出口处有较大吸力造成二次夹带,对于粒时,液滴将从气相中沉降出来,而被分离。径小于25μm的液滴分离效果较差[3],不适于一些要求较高的场合。其除液元件是一组金属波纹板,如图2所示,波纹板间形成“Z”字形气流通道。其性能指标主要有:液滴去除率、压降和最大允许气流量(不发生再夹带时),还要考虑是否易发生污垢堵塞。因为液滴去除的物理机理是惯性碰撞,所以液滴去除率主要受液滴自身惯性的影响。它通常用于:①湿法烟气脱硫系统,设在烟气出口处,保证脱硫塔出口处的气流不夹带液滴;②塔图1立式和卧式
5、重力沉降气液分离器简图设备中,去除离开精馏、吸收、解吸等塔设备的气相中重力沉降分离器一般有立式和卧式(图1)两类,的液滴,保证控制排放、溶剂回收、精制产品和保护设备[14]它结构简单、制造方便、操作弹性大,但是,需要较长的。收稿日期:2008-06-10作者简介:任相军(1983-),男,在读研究生,主要从事石油化工设备研究.E—mail:rxj88@163.com.·44·过滤与分离JournalofFiltration&Separation2008Vol.18No3图4金属丝网过滤型气液分离器具有高效、可有效分离0.1～10[3]当气速增
6、大时,气体中液μm范围小粒子等优点,但滴夹带量增加;甚至,使填料起不到分离作用,而无法进行正常生产;另外,金属丝网存在清洗困难的问题。故其运行成本较高,现主要用于合成氨原料气净化除图2除雾(沫)器常见板型油、天然气净化及回收凝析油以及柴油加氢尾处理等2000年徐君岭[5]等对图2(a)所示的折板分离器进场合。行了数值模拟,分析得到液滴运动轨道主要集中在上对丝网的研究由York和Poppele开始于上世纪五六十年代,Robinson和Homblin[10]的试验结果表明:坡拐道的下壁面与下坡拐道的上壁面,当液滴直径大于50μm时,分离效果明显。
7、在达到相同的分离效果的情况下,丝网除雾器相比旋现在波纹板除雾器的分离理论和数学模型已经基风分离器、纤维丝床、叶片式惯性分离器着最低的总压损失。2006年史永红[6]对丝网气液分离器的分离机理本成熟,对其研究集中在结构优化及操作参数方面来提高脱液效率。2005年杨柳[15]等对除雾器叶片形式作进行了详细分析,并给出了能定量分析各种分离机理了比较,发现弧形叶片(如图3)与折板形叶片的除雾对分离的贡献的分离效率和压降计算公式。效率相近,但弧形除雾器的压降明显小于折板形的,故4离心分离弧形叶片除雾器的综合性能比折板式除雾器要好。气液离心分离主要指是气
8、液旋流分离,是利用离心力来分离气流中的液滴,因离心力能达到重力数十倍甚至更多,故它比重力分离具有更高的效率。虽没有过滤分离效率高,但因其具有存留时间短、设备体积及占
