气液分离器选型

7.8气液分离器

7.8.1概述

气液分离器的作用是将气液两相通过重力的作用进行气液的分离。

7.8.2设计步骤

(1) 立式丝网分离器的尺寸设计 1) 气体流速(G u )的确定

气体流速对分离效率是一个重要因素。如果流速太大，气体在丝网的上部将把液滴破碎，并带出丝网，形成“液泛”状态，如果气速太低，由于达不到湍流状态，使许多液滴穿过丝网而没有与网接触，降低了丝网的效率。气速对分离效率的影响见下图：

图7-69 分离效率与气速的关系图

2) 计算方法

G u 5

.0)(

G

G L G K ρρρ-= 式中G u 为与丝网自由横截面积相关的气体流速，s m / L ρ、G ρ为分别为液体和气体的密度，3/m kg

G K 为常数，通常107.0=G K 3) 尺寸设计

丝网的直径为5

.0)(

0188.0G

G G u V D = 式中 G u 为丝网自由截面积上的气体流速，s m / G D 为丝网直径，m 其余符号意义同前。

由于安装的原因(如支承环约为mm 1070/50⨯)，容器直径须比丝网直径至少大l00mm,由图2.5.1-2可以快速求出丝网直径)(G D 4) 高度

容器高度分为气体空间高度和液体高度(指设备的圆柱体部分)。低液位(LL )和高液位(HL )之间的距离由下式计算：

2

1.47D

t

V H L L = 式中

D —容器直径,m ； L V —液体流量,h m /3； t —停留时间，min ；

L H —低液位和高液位之间的距离,m ；

液体的停留时间(以分计)是用邻近控制点之间的停留时间来表示的，停留时间应根据工艺操作要求确定。

气体空间高度的尺寸见下图所示。丝网直径与容器直径有很大差别时，尺寸数据要从分离的角度来确定。

图7-70 立式丝网分离器

5) 接管直径

① 入口管径

两相混合物的人口接管的直径应符合下式要求 Pa u GL G 15002<ρ 式中

GL u ——接管内两相流速，s m /； G ρ——气相密度，3/m kg ； 由此导出

25

.05.03)(1002.3G

G L p V V D ρ⨯+⨯⨯>-

式中

p D ——接管直径，m ;

L V ——液体体积流量，h m /3； G V ——气体体积流量，h m /3； 其余符号意义同前。

由接管直径的确定图可以快速求出接管直径

p

D ，图如下

图7-71 接管直径确定图

② 出口管径

液体、气体的出口接管的直径，不得小于连接管道的直径。液体出口接管可以用小于等于lm/s 的流速来设计。气体出口流速取决于气体密度，密度小时，最大出口流速s m u G /20max , 。密度大时，选用较小的气体出口流速。任何情况下，较小的气体出口流速有利于分离。 6) 丝网装配

除考虑经济因素外，还应考虑工作温度、容器材料以及丝网本身的耐久性。采用聚丙烯或聚乙烯丝网时，应注意产生碳氢化合物的影响；采用聚四氟乙烯或

不锈钢丝网时应考虑其受温度的限制；铝制容器内不能采用蒙乃尔丝网；在有水滴存在的条件下，钢制容器内不能采用铝制丝网。

7.8.3设计示例 —— 加氢产物气液分离罐

加氢产物气液分离罐的进料物流信息为： h m G /514832919.03=ρ， h m L /995.7863=ρ 计算可得

s m u G /182.4)514832919.0/)514832919.0995.786((107.05.0=-⨯= 则 m D G 80566.0)1821.4/484.7680(0188.05.0=⨯= 故选择直径 mm D 1000=

立式丝网分离器的总长度为：

2)25250(501.05003.01503000⨯++++++++=L H D D H m H L 04.0)11.47/()60/6655.16(=⨯⨯= 代入数据可得

选择标准椭圆封头，曲面高度为250mm ，直边高度为25mm 计算可知：

Pa Pa u GL G 15004833.5110514832919.022<=⨯=ρ 由图可读出mm D p 400=

根据ASPEN PLUS 的数据计算可知 h

m V h m V G L /652.78321.6899862.7682/21.6899898.0862.768233=-==⨯=

由此导出

13628

.051483292.0862.76821002.3)(1002.35.0325

.05.03=⨯⨯⨯=⨯+⨯⨯>--G

G L p V V D ρ

故入口管的直径为mm 400

7.8.4 加氢分离罐筒体与封头的校核

这里采用SW6-1998进行分离罐的强度计算，封头采用标准椭圆封头，校核数据如下：

表7-20 内筒体内压计算

内筒体内压计算 计算单位

压力容器专用计算软件

计算条件

椭圆封头简图

计算压力 Pc 2.00 MPa

设计温度 t 45.00 ℃ 内径 D i 1000.00 mm 曲面高度 h i 550.00 mm

材料 0Cr19Ni9 (板材)

设计温度许用应力[σ]t 137.00 MPa 试验温度许用应力[σ]t 137.00 MPa 试验温度下屈服点错误!未找到引用源。

205.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.80 mm 腐蚀裕量 C 2 3.00

mm

焊接接头系数φ

1.00

厚度及重量计算

计算厚度 []35.72=-=

c

t

i

c P D P φσδ mm 有效厚度 δe = δn - C 1- C 2=8.20

mm 最小厚度 δmin = 3.30 mm 名义厚度 δn = 12.00 mm 重量 524.09

Kg

压力试验时应力校核

压力试验类型 液压试验 试验压力值 PT = 1.25P

[][]t

σσ=1.0000(或由用户输入) MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]t 50.18490.0][=≤s T σσ

MPa 试验压力下 圆筒的应力 [σ]t =

φ

δδe e i T D P 2)

(+= 61.48

MPa

校核条件 50.18490.0][=≤s T σσ

校核结果

合格