压缩机气液分离器 浅谈压缩机系统中分离器的常见结构和选型

来源:口号标语 发布时间:2019-06-08 点击:

  【摘 要】 本文主要阐述了分离器作为压缩机的附属设备,在工艺流程中的常用结构原理和特性,以及如何选择技术可靠、经济合理、运行维护方便的分离形式以满足压缩机对介质的要求。
  【关键词】 分离器 原理 结构 选型
  1 引言
  压缩机气体进气一般说来总处于饱和状态,而气体完成压缩后经过冷却器冷却,将高温气体降到40~50℃,气体中约有60%的液体,这都需要分离器作为一种压力容器,安装在压缩机系统 的不同位置进行气液分离,进而净化输入装置机组的气体介质成分,尽可能实现“液体就是液体,不含有气相,而气体就是气体,不含有液相”的目标,使装置运行成本降低、运行更加平稳。
  2 分离器结构
  分离器主要分为立式和卧式,基本结构是气体由上部出气,液相由下部收集。依据气体和液体的密度不同, 气液分离器通过液体与气体混合一起流动时,受力的不同特性,达到凝液回收或者气相净化的目的。按工作原理分为重力沉降、折流、离心、填充分离。
  根据类型的不同,有旋风分离,折留板分离,丝网除沫分离,例如立式分离器就有旋风、折流、丝网之分。下面具体分析几种生产中常见的类型(详见图a、b、c。)
  2.1 离心力分离器
  工厂里常见的旋风分离器也称作离心力分离器,是利用含有凝液的气流作旋转运动时产生的离心力,把液滴从气体中分离出来。含液滴的气流进入旋风分离器后一面沿内壁旋转一面下降,根据动量守恒定律,气流中的粒子受到的离心力的大小和旋转速度成正比(旋风分离器的压降也是一项重要性能指标,一般与气体进口速度的平方成正比)。由于离心力产生的分离速度要比受重力作用的沉降速度大几百倍甚至几千倍,使液滴从旋转气流中分离,沿着旋风分离器的内壁下落而被分离。气流到达出气口下端附近就开始反转,在中心部分逐渐旋转上升,最后从出气口排出。准确地说,旋风分离器内气流的运动情况相当复杂。
  2.2 丝网分离器
  2.2.1 立式除沫分离器
  化工厂中的分离器大都是丝网分离气液,气体颗粒小可以通过丝网空隙,而液态颗粒大,被阻隔进而两者分离开。同时结合重力分离的基本原理,属于机械式分离。
  丝网通常置于罐顶部的分离空间中。折流分离的物理过程是利用惯性碰撞作用,带液气流进入到气液分器时由于膨胀速度下降使液体分离打在一块挡板上,从而分离出液体。将气相中夹带的液滴捕集下来,进而净化气相或获得液相。
  2.2.2 卧式丝网分离器
  卧式丝网分离器就是一个简单的压力容器,里面有相应的丝网除沫器、折流挡板之类的内部构件。图c所示的分离器选择过程是:重力分离器分离液体量较多→卧式重力分离器停留时间在6~9min→临界液滴直径小于200μm,分离器要带有丝网。
  卧式丝网分离器结合卧式重力分离器和立式丝网分离器的特征,停留时间和液体流量是尺寸计算的依据。液相停留时间以及存液容积和停车时的持液量以及系统上、下游设备的工艺要求都有关系。
  3 实际分析
  气液分离器的设计和选用必须遵循的原则:气液分离器必须有足够的容量暂时储存多余的液态制冷剂。最好不要少于液化量的一半,另外存液时间也要考虑。
  比如制冷系统在停机时,气液分离器是系统中最冷的部件,制冷剂会迁移到这里,所以要保证有足够的容量来储存这些液态制冷剂。可以让系统运行得更加安全可靠。
  再比如原料气每次反应不可能完全,所以生成的和未反应完的原料气是混在一起的,经过冷却器后,大部分气变成了液,经过分离器后,原料气经压缩机提压后继续进行反应。
  实际上由于各种复杂的因素影响,气液分离器的分离效果不可能完全理想,因此这些结构并不是独立的,通过相互搭配作用,结构与原理相辅相成,比如带折流挡板和丝网除沫型的分离器可以使分离效果更好,如果对气体纯度要求比较高可以选择综合型。
  4 结语
  从上面的分析来看,较好的选型方法是不同分离器在设计时,要看具体情况确定结构类型的选择,使气液分离器在特定环境条件下,能够利用不同的介质成分的不同物理性质的区别,进行饱和气体的分离。最终使其能够在整个工艺流程中起到保护配套设备、提高产品纯度的作用。这就要求设计者根据不同分离器的特点,结合实际项目的具体情况,选择合乎要求的设计方案。
  参考文献:
  [1]《压缩机工程手册》.中国石化出版社,2012年1月.
  [2] HG/T 20570《工艺系统工程设计技术规定》.中华人民共和国化学工业部,1996年5月
  [3]HG/T21618《丝网除沫器》.国家石油和化学工业局,1998年.
  [4]A.C.霍夫曼、等,彭维明.旋风分离器:原理设计和工程应用.化学工业出版社.

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