【doc】高效气／液聚结器的原理及应用

【doc】高效气／液聚结器的原理及应用高效气,液聚结器的原理及应用
2OO3年1月
炼油技术与工程
阿rR0IE【『MR?职YD『a亚R?第33卷第1期
高效气/液聚结器的原理及应用
张晓东
颇尔过滤器(北京)有限公司(北京市100016)
摘要:对国内外常用的几种气液分离技术进行了比较,着重介绍高效气/液聚结器的结构特点,工作原理,以及
在保护压缩机,脱硫塔/z甘醇脱水塔,分子筛干燥器等方面的应用.
关键词:气/液聚结器调节比惯性碰撞拦截直接拦截扩散拦截表面处理工业应用在炼油,石油化工和天然气工业中,广泛使用
往复和离心式压缩机,脱硫塔,三甘醇脱水塔,分
子筛干燥器等设备来实现气体输送,净化等工艺
操作.为了保障装置长周期稳定运行,通常在上
述设备入口处都安装了分液罐和除沫网等气/液
分离设备.由于分液罐和除沫网无法从气流中分
离小于10tnn的液滴和小于5tnn固体杂质,这些
液滴和固体杂质进入设备后,将会造成往复和离
心式压缩机超过20%的机械故障,每年非计划停
车检修超过2次;造成脱硫塔或三甘醇脱水塔每
年发泡超过2次,每吨原料的胺液或三甘醇损失
超过0.2kg;造成分子筛干燥剂再生频繁,使用寿
命不到3a等问题.在分液罐和除沫网等气/液分
离设备下游增设高效气/液聚结器,可以有效解决上述问题,显着地降低设备维护和操作费用,减少非计划停车造成的经济损失.
l常用的气/液分离设备比较
目前,生产中常见的气/液分离设备有分液
罐,旋风分离器,挡板式分离器,除沫网和高效气/ 液聚结器等.为了准确地比较各种气/液分离设
备的性能,介绍一个被称为调节比的设备性能参数.调节比的定义为:在保证额定的分离效率条
件下,气/液分离设备的设计流量与允许的最小操作流量的比值.该值越大,说明该设备可以在较
小的流量下有效工作,既操作弹性大.
(1)分液罐
分液罐,也称沉降罐,由一个直径和体积很大
的立式或卧式容器组成.气流通过分液罐时,体
积膨胀,流速降低,依靠液滴的重力,实现气/液分离.该设备通常可以分离大于300tnn的液滴,当
气体流量减少时,分离效率上升.其优点是调节
比大,压力降小,不易堵塞;其缺点是分离效果差, 占地面积大,设备投资较大.
颇尔公司在1991--1997年,经过上百次的现
场测试,发现经过分液罐和除沫网处理过的气体
中各项污染物浓度仍然很高,通常情况下,气体中
液体含量在0.071,17.67L/dam3,固含量()为
O.035,1.77g/a~n3.
由于分液罐的分离效果差,故不推荐单独使
用,通常与其它气/液分离设备(如高效气/液聚结
器等)配合使用,作为多级气/液分离系统的第
一
级.
(2)旋风分离器
旋风分离器是通过气体在分离器内高速旋转
而产生的离心力将液滴从气流中分离出来,分离
出的液滴汇集在设备内表面靠重力排出.该设备
分离效果比分液罐好,通常可以有效分离大于lO
tnn的液滴.其优点是压力降小,不易堵塞;其缺
点是调节比小,气体流量减小时,分离效率显着
下降.
(3)挡板式分离器
该设备外形同分液罐类似,通常为卧式结构,
内部装有许多挡板用来不断改变气体流动方向.
当气流通过时,由于液滴具有质量和速度惯性,因
收稿臼期:2002—07—22,
作者简介:_r程师,l987年毕业于大连l学院化L系,从事包括乙烯在内的油化Ir艺设计l余q.,现颇尔过滤器(北
京)有限公司从事技术和管理I作,仟油化1.部高级部门
经理.
第1期张晓东.高效气/液聚结器的原理及应用
此偏离气流方向并撞击到挡板表面,与其它液滴汇集在一起,依靠重力从挡板流下,实现气/液分离,这种分离机理称为惯性碰撞拦截.惯性碰撞
拦截与气体流量有关,气体流量减小时,分离效率降低.该设备通常可以有效分离大于10m的液滴,其优点是可以处理液含量较高的气体,压力降小,不易堵塞;其缺点是调节比小,流量小时,分离效率会降低,设备投资较大.
(4)除沫网
除沫网,也叫破沫网,由一个多层的纤维或金
属丝网组成,通常安装在立式设备的顶部.气流
通过时,液滴被拦截到纤维或除沫网表面,同其他液滴聚结成大液滴,当除沫网被液体饱和后,液滴依靠重力从除沫网落下,与挡板式分离器相比,拦截液滴的表面积更大.该设备的分离机理同挡板式分离器一样,均为惯性碰撞拦截,通常可以有效分离大于10F-m的液滴.其优点是可以处理液含量较高的气体,设备投资低;其缺点是调节比小, 当气体流量减小时,分离效率会下降.
(5)高效气/液聚结器
高效气/液聚结器的滤芯通常由不锈钢骨架
和打褶的玻璃纤维介质制成,同除沫网和挡板式
分离器相比,具有更大的表面积.由于采用了直径仅有几微米的玻璃纤维为滤材,滤孔直径可以做得很小,能拦截更微小的液滴,所以,气/液聚结器的分离机理同除沫网和挡板式分离器不同,除了惯性碰撞拦截外,还有直接拦截和扩散拦截. 直接拦截,即利用滤材的微孔将气流中的液滴拦截到滤材表面;扩散拦截,即利用微小液滴在气流中的不规则运动(布朗运动),增加与滤材碰撞拦截的几率.直接拦截和扩散拦截与惯性碰撞拦截不同,当气体流量减小时,分离效率会上升.设计选型合理的高效气/液聚结器,通常可以有效分离大于0.1的液滴.其优点是分离效果最好,调
节比大,操作弹性大,设备投资低,占地面积小;其缺点是当处理液含量大于0.1%的气体时,不宜单独使用,需要与除沫网配合使用.
2高效气/液聚结器的结构和原理
(1)设备结构
高效气/液聚结器为立式结构.聚结器被管
板分为上下两个部分,上部为聚结区,下部为沉降区.气体首先进入聚结器下部的沉降区,通过沉螽
羁剿
一
42一炼油技术与工程2003年第33卷
由于具有抗污染能力,使用寿命长达l,2a,而未
经化学处理的滤芯的使用寿命一般不超过O.5a. 3高效气/液聚结器的应用
高效气/液聚结器在保护压缩机,脱硫塔/干
气胺液回收,分子筛干燥器等方面的具体应用介
绍如下:
(1)Shell加拿大炼油厂循环氢压缩机保护
工艺:加氢裂化装置,来自高压分离器的循环
氢,经过往复式压缩机加压到l2.4MPa后,以流
量67850m3/h,温度49~C返回加氢裂化反应器. 问题:高压分离器出来的循环氢携带大量雾
状碳氢化合物(轻油),通过压缩机入口的分离罐
和破沫网,进入压缩机的汽缸,污染了汽缸和阀门,稀释了压缩机的润滑油,并在高温下结垢.经
检测,污垢主要由聚合的碳氢化合物和固体杂质
组成.由此造成压缩机每年意外停车4,6次,每
年检修费用高达37X104US$,每天因停车造成的
损失约2×104US$.
解决方法:在循环氢压缩机的入口处,安装颇
尔SepraSol(R)高效气/液聚结器.该系统由一个设计压力为14.2MPa,进出口为4英时法兰,直径为0.3m的碳钢滤壳和5只CC3LG02Hl3滤芯组成. 循环氢携带的液沫和大液滴进入聚结器下部的沉降区进行分离,微小液雾进入上部聚结区,通过高
效聚结滤芯进行分离.安装颇尔SepraSol(R)高效气/液聚结器后,循环氢压缩机没出现意外停车, 聚结滤芯平均寿命为l,2a.与分液罐相比,颇
尔SepraSol(R)高效气/液聚结器体积可以减少60%,投资减少30%.
(2)茂名石化公司炼油厂循环氢脱硫塔保护
工艺:S—Rift装置,来自高压分离器的循环
氢,以压力l5.7MPa,流量335dam3/h,温度45? 进入循环氢脱硫塔脱硫后,经循环氢压缩机加压
后返回加氢反应器.
问题:高压分离器出来的循环氢携带一定量
的碳氢化合物和固体污染物,进入脱硫塔后,会污染胺液,造成胺液的表面张力降低,每年发泡2次以上j每年因发泡而引起的胺液损失和循环氢压缩机停车造成的损失约300X104RMB$.
解决方法:在循环氢脱硫塔的入口处,安装颇
尔SepraSol(R)高效气/液聚结器.该系统由一个设计压力为l7.2MPa,进出口为l2英时法兰,直径
为0.6m的碳钢滤壳和39只CC3LGO2H13滤芯组成.循环氢携带的碳氢化合物和固体污染物通过
高效聚结滤芯进行分离.安装颇尔SepraSol【R)高效气/液聚结器后两年多,循环氢脱硫塔没出现发泡现象,聚结滤芯寿命为2a.与分液罐相比,颇
尔SepraSol(R)高效气/液聚结器体积可以减少
60%,投资减少30%.
(3)大连石化公司炼油厂干气胺液回收
工艺:I套气体分馏装置,来自I套催化裂化
装置和?套重油催化裂化装置的催化裂化干气,
经过脱硫塔脱硫,以1.0MPa,13t/h,40oC进入分液罐回收胺液后,进入燃料气管网.
问题:从分液罐出来的催化裂化干气仍然携
带超过600vg,/g胺液,不仅损失了胺液,而且污染下游设备,如:加热炉,PSA,乙苯反应器等,造成设
备腐蚀,PSA吸附剂或催化剂中毒.
解决方法:在脱硫塔出口分液罐的下游,安装
颇尔SepraSol(R)高效气/液聚结器.该系统由一个设计压力为1.2MPa,直径为0.7m的碳钢滤壳和
25只CC3LGB7H13滤芯组成.催化裂化干气携带
胺液经过高效聚结器分离后,保证出口胺液含量
小于0.01vg,/g,聚结滤芯平均寿命为l,2a.由
于聚结滤芯经过颇尔专利的化学处理技术,具有
疏油和疏水的特性,使得胺液不会浸湿整个聚结
介质纤维;同时加快排液速度,保证了聚结效果. 安装颇尔SepraSol(R)高效气/液聚结器后,下游设备和管网没有发现胺液,每天可回收胺液约200L, 每年增加经济效益超过40×l04RMB$,如果考虑
避免了对下游设备的污染,经济效益会更高. (4)ESSO澳大利亚天然气分子筛保护
工艺:天然气处理装置,来自三甘醇脱水后的
天然气,以操作压力6.6MPa,流量833300m3/h,
经过分子筛干燥后,进入深冷分离装置.
问题:来自三甘醇脱水后的天然气仍然携带
少量水,进入分子筛干燥器后,造成分子筛干燥周
期缩短,再生频繁,分子筛寿命不足3a,操作费用
上升
解决方法:在分子筛干燥器入口处,安装颇尔
SepraSol【H高效气/液聚结器.该系统由一个设计
压力为10MPa,进出口为20英时法兰,直径为
1.6m的碳钢滤壳和l9只CS6041~GH13滤芯组成.
天然气携带的液体,通过高效气/液聚结器进行分
离,使出口的液体和固体污染物的含量降低到检
第1期张晓东.高效气/液聚结器的原理及应用--——43--——测不出来的水平,颇尔滤芯寿命为1,2a.安装
颇尔SepraSol(a’高效气/液聚结器后,分子筛寿命
由原来的2.5a延长到4a,经济效益可观.
4结论
(1)气体携带液体和固体污染物是造成往复
和离心式压缩机,脱硫塔,三甘醇脱水塔,分子筛
干燥器出现问题,甚至导致装置停车的主要原因.
高效气/液聚结器可以有效保护上述设备,延长设
备运行周期,显着减少操作费用.
(2)现场测试结果说明采用传统的分液罐和
破沫网无法分离气体中粒径小于10/an的液体和
固体污染物.高效气/液聚结器可以将气体中的
液体和固体污染物脱除到检测不出来的水平.
(3)高效气/液聚结器的滤芯经过表面化学处
理,同传统的气/液聚结器相比,分离效果更佳,寿
命更长.
(4)高效气/液聚结器结构设计合理,体积小,
投资低,操作简便.
(编辑苏德中)
PRC?’IEANDAPPLICATIoN0IF
HIGHEFFICIENCYLIQUID/GASCOALESCER
ZhangXiaodong
PallFilter()Co.,/M.(&驷100016)
AbstractComparisonisgivenonseveralliquid/gasseparationtechnologiesbo thdomesticandabroad.
Structurefeaturesandworkprincipleofthehighefficiencyliquid/gascoales cerareintroducedtogetherwithits
applicationinprotectingcompressor,desulfurizingtower/triethlylenegbr coldewmeringtowerandmolecularsieve
dryer.
Keywordsliquid/gascoalescer,tumdrownratio,inertialimpaction,directin terception,diffusional
interception,surfacetreaanent,commercialapplication
!i,j\./;,0’
烃在线新闻f
美国AspenTech公司开始按与中国石化签订的大型协议实施其解决方案
2002年I2月美囝AspenTech公司宣布,中国石化厂优选原料的生产计划系统;炼油和石化厂的先进控制,
(Smopec)与其签署了长期协议,在中国石化所属单位实施以增大处理量和提高产品质量:聚合物生产的生产管理系
.
~penTech的先进控制,生产管理,信息管理和供应链解决统,提高产量和产品质量,缩短改变品种的过渡期;建立工
方案,以提高产品收率和产品质量,降低成本,增加利润厂信息管理系统和提高炼油装置利用率及效率的生产调
增强市场竞争力.这些解决方案将用于中国石化另一批度解决方案.
最近启动的项目,以构筑现代信息系统,包括:创建财务和中国石化多年来已经应用且使用效果比较好的As一
石油销售管理网络,建采购材料和销售化工产品的电子penTech软件有AspenPlus流程模拟,PIMS计划优化和DM一
商务市场和实施企业资源管理(ERP)系统.CpIus先进控制等.
第一批实施的AspenTech解决方案为:全部8个乙烯(史瑞生供稿)。