高温异型气固旋流分离器在甲烷化气流流化工艺装置中的设计方案
循环流化床中气固分离器的设计
关 因素 ，并 介 绍 了杭 州锅 炉 集 团有 限公 司在 循 环 流 化 床 锅 炉 完善 化 设 计 中对 旋 风 分
离的优化 设计 ，可作 为今后设计的参考依据 。
关键词 循环流化床 旋 风 分 离 器 完善 化 设 计
１ 引 言
较 详 细 的论 述 ，故 本 文 在 此 只作 简单 阐 述 。
２ １ 进 １风 速 的 影 响 ． ： ７
气 固 分 离 机 构 是 循 环 流 化 床 锅 炉 的关 键
进 口风 速 越 高 ，分 离 效 率 越 高 ，但 运 行 阻 力 也 越 大 。进 口风 速 过 高 ，气 流 湍 流 度 增
加 以及 颗 粒 反 弹 加 剧 ，二 次 夹 带 严 重 ，反 而
２ ３ 中心 管 长 度 和 直 径 的 影 响 ．
史 ，而 旋 风 分 离 器 用 于 工业 生产 更 拥 有 百余
年 的 历 史 ，各 种 研 究 和 试 验 成 果 相 继 报 道 ， 许 多 文 献 、教 材 、 大 学 学报 和 杂 志 中都 有 比
由于 旋 流 在 中 心 管 与 简 体 壁 面 之 间 运
烧 效率 和 脱硫 效 率 ，锅炉 才得 以满 负荷 运 行 。因 此 ，循 环 流 化 床 气 固 分 离 机 构 的 性 能 ，将 直 接 影 响 整 个 循 环 流化 床锅 炉 的总 体
设 计 、系 统 布 置 及 锅 炉 运 行 性 能 。
从 目前 发 展 趋 势 看 ，循 环 流化 床锅 炉 分
力损 失 急剧 上 升 。故 推 荐 取 Ｄ ｏ ． ／Ｏ ＝０３～
０． ５。
２ ４ 固体 的 再 夹带 ．
维普资讯 hBiblioteka tp://２ ８余 热 锅 炉
甲烷化装置工艺技术讲解
❖ （三）托普索甲烷化合成技术特点 ❖ 丹麦托普索公司也从事甲烷合成技术研究与开发。其开 ❖ 发的MCR-2X催化剂在托普索中试装置和德国的中试装 ❖ 置中,均进行了独立测试。在中试时,同一批催化剂在装 ❖ 置上的最长运行时间达到10000h,说明MCR-2X是一种 ❖ 具有长期使用且能稳定运行的催化剂。MCR-2X催化剂 ❖ 累计运行记录超过45000h。 ❖ 其MCR-2X甲烷化催化剂在200～700℃之间都具有很高 ❖ 的活性。在TREMPTM工艺中,反应是在绝热条件下进行的。 ❖ 反应产生的热量导致了很高的温升,通过循环来控制第 ❖ 一甲烷化反应器的温度。
❖ 七、甲烷化工艺技术选择及特点 ❖ （一）目前甲烷化工艺技术主要有： ❖ 1、英国戴维(DAVY)公司甲烷化技术(CRG) ❖ 2、丹麦托普索公司的甲烷化技术 ❖ 3、德国鲁奇(Lugri)的甲烷化技术。
❖ （二）英国戴维技术特点
❖ Davy甲烷化工艺中,采用CRG高镍型催化剂。 ❖ 其中镍含量约为50%。该催化剂的起活温度为 ❖ 250℃,最佳活性温度在300～600℃,失活温度大 ❖ 于700℃。在使用前须用H2进行还原,若温度低于 ❖ 200℃,催化剂会与原料气中的CO等生成羰基镍, ❖ 但是正常运行时系统温度在250℃以上.因此在开、 ❖ 停车时,一般须用蒸汽将催化剂床层温度加热或 ❖ 冷却到200℃以上,然后用氮气作为冷媒或热媒介 ❖ 质置换，避免Ni(CO)致天然气 汽车功率小， 不适合大功率汽车使用。其次， 由于天然气压缩困难， 生产、储运费用 高，天然气站的建设也需要较高的投 资。第三，目前尚无完善的天然气汽车供气网络， 天 然气汽车只适合在城市使用。第四，天然气钢瓶重达 400Kg 是汽车载荷的 10%左 右。综合以上优缺点，可 以看出在石油资源相对短缺而天然气资源相对较多的今 天，发 展天然气汽车势在必行，但需要较大的投资、 且需各地共同建设，才能建成完善的天然 气汽车供气 网络。目前一辆天然气汽车的改装费用在 7000-11000 元人民币，单是节约 燃料一项，即可在一年内收回成 本（对公交汽车而言）。综合对比其优缺点来看，在石 油资源短缺的今天，发展车用天然气势在必行。
化工工艺中的气固分离技术
废气处理：去 除工业废气中 的颗粒物，减
少环境污染
烟气脱硫：去 除烟气中的二 氧化硫，减少
酸雨形成
粉尘收集：收 集工业生产过 程中的粉尘， 防止粉尘扩散
固废处理：处 理工业固体废 物，减少对环
境的影响
煤炭燃烧：用于去除烟气中的颗粒物，减少环境污染
石油炼化：用于分离原油中的气体和固体杂质，提高石油品质
气固分离技术：利用气体和固体之 间的物理或化学性质差异进行分离
比较：气固分离技术具有高效、节 能、环保等优点，但需要特定的设 备和工艺条件
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其他分离技术：如液液分离、液固 分离、气液分离等
结合应用：气固分离技术与其他分 离技术可以结合使用，以提高分离 效率和降低能耗
气固分离技术的实 际案例分析
原理：利用气体和固体之间的密度差异，通过重力、离心力、静电力等作用，实现气体和固体 的分离。
特点：高效、节能、环保，适用于各种气体和固体的分离。
应用：广泛应用于化工、冶金、环保等领域。
发展趋势：随着科技的发展，气固分离技术不断改进和创新，以满足不同行业的需求。
气固分离技术的常 见应用场景
提高生产效率：气固分离技术可以 快速有效地分离气体和固体，提高 生产效率。
提高产品质量：气固分离技术可以 保证产品质量，提高产品竞争力。
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降低能耗：气固分离技术可以减少 能源消耗，降低生产成本。
减少环境污染：气固分离技术可以 减少废气、废渣等污染物的排放， 降低对环境的影响。
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实际效果：经过气固分离技术的处理，废气中的有害物 质去除率达到90%以上，大大减少了对环境的污染
高温气固分离技术在钢铁冶金中的应用
高温气固分离技术在钢铁冶金中的应用高温气固分离技术在钢铁冶金行业中扮演着至关重要的角色，它直接影响到生产效率、产品质量以及环境影响。
随着环保要求的日益严格和资源高效利用的迫切需求，这一技术的应用日益广泛，成为了推动钢铁行业绿色化、智能化发展的关键技术之一。
以下是高温气固分离技术在钢铁冶金中的六大应用点及其详细解析。
一、炉尘回收与再利用在高炉、转炉和电炉等冶金过程中，会产生大量的含铁粉尘和烟尘。
高温气固分离技术能高效地从高温烟气中捕捉这些细小颗粒，不仅减少了污染物排放，还实现了炉尘的资源化回收。
通过精确控制分离条件，可将回收的炉尘直接返回冶炼过程作为原料，或进一步加工成高附加值产品，如直接还原铁（DRI），促进了资源循环利用，降低了原材料成本。
二、余热回收与能源效率提升钢铁生产过程中产生的高温烟气蕴含大量热能，以往这部分能量往往被浪费。
通过高温气固分离技术，可以在有效去除烟尘的同时回收高温烟气中的热能，用于预热燃烧空气、产生蒸汽或发电，显著提升了能源利用效率。
例如，通过高温气体循环燃烧技术与高效的气固分离装置结合，可以大幅度提高燃烧效率，减少燃料消耗，是实现节能减排的有效途径。
三、环境友好型工艺优化环保压力促使钢铁企业寻求更为清洁的生产工艺。
高温气固分离技术在减少有害物质排放方面发挥重要作用，比如通过干法除尘、电除尘或布袋除尘等方式，能有效去除烟气中的二氧化硫、氮氧化物及重金属等污染物，减轻对环境的负担。
同时，针对特定污染物的高效过滤技术，如选择性催化还原（SCR）和脱硝技术的应用，进一步提升了废气处理能力，助力钢铁企业达到更严格的环保标准。
四、提高产品质量与稳定性在某些特定的冶金流程中，如直接还原铁的生产，高温气固分离技术不仅用于净化气体，还直接参与到产品质量控制中。
通过精确调控分离系统，可以有效去除还原气体中的杂质，保证还原气氛的纯净，从而提高直接还原铁的纯度和化学成分的稳定性，进一步优化下游钢铁产品的性能。
甲烷分离吹扫方案
甲烷分离吹扫方案我们要明确甲烷分离吹扫的目的。
甲烷作为一种重要的能源和化工原料，其分离纯度直接关系到生产效率和产品质量。
吹扫作为一种常用的物理方法，能有效去除杂质，提高甲烷纯度。
一、方案概述1.工艺流程简述我们将采用吸收-解吸-吹扫的工艺流程。
将含有甲烷的气体通过吸收塔，利用吸收剂吸收其中的杂质。
然后，将吸收后的气体送入解吸塔，通过加热使吸收剂释放出杂质，同时将甲烷提纯。
利用吹扫技术将解吸塔内的杂质气体排出。
2.设备选型吸收塔：选用高效填料塔，提高吸收效率；解吸塔：选用列管式解吸塔，便于操作和维护；吹扫装置：选用高压风机，确保吹扫效果。
二、具体操作步骤1.吸收塔操作将含有甲烷的气体送入吸收塔；开启吸收剂循环泵，使吸收剂在塔内循环；监测吸收塔出口气体纯度，调整吸收剂流量，确保甲烷纯度达到要求。
2.解吸塔操作将吸收后的气体送入解吸塔；开启加热装置，使吸收剂释放出杂质；监测解吸塔出口气体纯度，调整加热温度，确保甲烷纯度达到要求。
3.吹扫操作将解吸塔内的杂质气体送入吹扫装置；开启高压风机，对杂质气体进行吹扫；监测吹扫效果，调整风机压力和流量，确保杂质气体被有效排出。
三、注意事项1.吸收剂的选择吸收剂的选择直接关系到甲烷的分离效果。
我们需要选用具有高吸收效率、低能耗、易于再生和稳定的吸收剂。
2.设备维护定期对吸收塔、解吸塔和吹扫装置进行检查和维护，确保设备运行稳定，提高生产效率。
3.安全生产在操作过程中，严格遵守安全生产规定，确保人员和设备安全。
四、方案优化1.自动化控制系统引入自动化控制系统，实现吸收塔、解吸塔和吹扫装置的自动化操作，提高生产效率。
2.能源回收利用解吸塔排放的废热，为吸收塔提供热源，降低能源消耗。
3.废液处理将吸收塔排放的废液进行处理，实现循环利用，降低环境污染。
写着写着，我仿佛看到了这个方案在实际生产中的应用，甲烷纯度的提高，为企业带来了丰厚的效益。
我端起咖啡，品味着这个成果，心中充满了满足感。
气动热流固的典型案例及其处理流程
气动热流固的典型案例及其处理流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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气固分离的方法
气固分离的方法气固分离是指将气体和固体颗粒进行有效分离的工艺方法，广泛应用于化工、环保、粉体处理等领域。
气固分离的方法有很多种，包括重力沉降、离心分离、过滤、电除尘等。
下面将逐一介绍这些方法的原理和应用。
首先，重力沉降是一种利用颗粒在气流中受到的重力作用而沉降下来的分离方法。
在重力沉降器中，气体与颗粒混合物进入设备后，颗粒受到重力作用逐渐沉降到设备底部，而清洁的气体则从设备顶部排出。
这种方法适用于颗粒粒径较大、密度较大的固体颗粒，但对于细小颗粒的分离效果较差。
其次，离心分离是一种利用离心力将气体和颗粒进行分离的方法。
在离心分离器中，气固混合物进入设备后，由于高速旋转的离心力作用，颗粒被甩到设备壁面上，而清洁的气体则从设备中心部分排出。
这种方法适用于颗粒粒径较小、密度较小的固体颗粒，对于细小颗粒的分离效果较好。
另外，过滤是一种利用滤料对气固混合物进行过滤分离的方法。
在过滤器中，气固混合物通过滤料层时，固体颗粒被滤料截留下来，而清洁的气体则通过滤料层排出。
这种方法适用于颗粒粒径较小、形状不规则的固体颗粒，对于细小颗粒的分离效果较好。
最后，电除尘是一种利用电场力将气体中的固体颗粒进行分离的方法。
在电除尘器中，气固混合物通过电场区域时，固体颗粒受到电场力作用而被收集到电极上，而清洁的气体则从电场区域排出。
这种方法适用于细小颗粒的分离，对颗粒粒径较小、密度较小的固体颗粒分离效果较好。
综上所述，气固分离的方法有重力沉降、离心分离、过滤、电除尘等多种，每种方法都有其适用的颗粒特性和分离效果。
在实际应用中，需要根据具体的气固混合物特性和分离要求选择合适的分离方法，以实现高效、经济的气固分离过程。
第七章 高温气固分离器的性能及选择
第七章高温气固分离器的性能及选择CFB锅炉的高温气固分离装置是锅炉的关键部件之一，其主要作用是将大量高温固体物料从气流中分离出来，送回炉膛，以维持炉膛的快速流态化运行。
保证燃料和脱硫剂多次循环，为焦炭颗粒和脱硫剂的停留时间的延长提供了条件。
由前面的关于流态的分析可知，循环流化床锅炉的燃烧室虽属高速流态化范畴，底部仍然存在着类似于鼓泡床的密相区。
颗粒浓度较高的密相区上部是一个颗粒浓度逐渐衰减的稀相区，稀相区下部与密相区之间颗粒浓度衰减得比较快的区域为过渡区。
密相区基本上处于鼓泡流化床和湍流床状态，而在二次风口以上才逐步过渡到快速流化床状态。
密相区的气固流动是不均匀的，一般认为密相区由气泡相和乳化相所组成，当气体流速达到临界流化速度后，超过临界流化速度的那部分风量以气泡形式通过床层，而在乳化相中的颗粒维持临界流化状态。
在循环流化床锅炉中，床内固体颗粒比较细，气体流速远高于临界流化速度，大部分气体以气泡方式通过床层，气泡相和乳化相之间的气体质量交换速率与气体流量相比相对较弱。
上部稀相区是快速床，在一定条件下，稀相区的颗粒发生团聚，细颗粒聚集成大颗粒团后，颗粒团重量增加，体积增大，有较高的自由沉降速度。
在一定的气流速度下，大颗粒团不是被吹上去而是逆着气流向下运动。
在下降过程中，气固间产生较大的相对速度，然后被上升的气流打散成细颗粒，再被气流带动向上运动，又再聚集成颗粒团，再沉降下来。
这种颗粒团不断聚集、下沉、吹散、上升又聚集形成的物理过程，使循环流化床内气固两相间发生强烈的热量和质量交换。
由于颗粒团的沉降和边壁效应，循环流化床内气固流动形成靠近炉壁处很浓的颗粒团以旋转状向下运动，炉膛中心则是相对较稀的气固两相向上运动，产生一个强烈的炉内循环运动，见图7-1，大大强化了炉内的传热和传质过程，有效地延长了包括焦炭颗粒在内的固体物料的停留时间，并保证了整个炉膛内纵向及横向都具有十分均匀的温度场。
当循环流化床锅炉采用宽筛分的燃料颗粒时，床内物料不是很均匀，就会出现这样的现象：相应于采用的流化速度，对于大尺寸的燃料颗粒，可能刚好超过输送速度，这时炉膛内就会出现下部是粗颗粒鼓泡床或湍流床，上部为细颗粒组图7-1 循环流化床物料内外循环流动成的湍流床、快速床两者相叠加的工况。
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G54型高温异型气固旋流分离器在甲烷化气流流化工艺装置中的设计方案
诺卫能源技术（北京）有限公司罗力
本帖针对流化工艺装置尤其是甲烷化气流流化床工艺装置中专用G54型高温
异型旋流分离器设计进行讨论剖析。
流化床工艺装置，相对于固定床工艺装置而言，由于具有产能高、弹性大、易于工业化放大、操作简便等优势，在石油炼化上很受重视。
而从气流中捕集回收高分散的重相携带质，则需要专用的异型旋流分离器。
比如，在高温低压催化裂化装置之催化剂回收分离、FCC/DCC再生烟气催化剂捕集回收、高温高压气化装置之气相除尘除沫、高温低压气流干燥除尘分离、PP装置含尘尾气除尘等等。
近年来，流化工艺装置进一步受到重视和青睐。
国内外一些著名的科研院所正在对原来的固定床加氢工艺、固定床甲烷化工艺进行升级研发转变为更为先进的流化床工艺。
正如前面所言，能否有效从气流中捕集回收分离重相质，比如高度流化分散的微小催化剂颗粒物，决定着工艺技术经济可行性甚至事关工艺开发成败关键。
好几年前，石油大学、石科院曾经做过这方面的尝试而未获突破。
2016年，中科
院过程研究所设法找到我司寻求合作，我方按照其工艺要求定制设计制造流化床甲烷化工艺装置专用高温异型旋流分离器推进其项目获得突破。
大约一年后，西南院也在中科院过程所指引下找到我司寻求合作，开展类似流化床工艺装置上专用高温异型旋流分离器设计合作。
本帖以西南院项目涉及到的流化床工艺装置专用高温异型旋流分离器工况针对性设计为例，与大家进行讨论剖析。
相关工艺技术参数如下：
1、工况压力：2.2MPaG ；
2、工况温度：450℃；
3、气相质量流量：1212 kg/h；
4、气相密度：7.069 kg/m3；
5、气相粘度：0.0236 cp。
6、气相组成（体积分数，vol%）
H2：5.49；CO：0.18；CO2：7.03；CH4：54.45；N2：6.28；C2H6：0.01；H2O：26.56。
分离效率要求：固体分离效率为99%以上。
我公司依据西南院工艺参数通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的高温异型气固旋流分离器主要性能参数信息如下：
一、分离技术类型：G54型高温异型旋流分离器（专利技术）；
二、分离器型号：G54S-4-362.6；
三、分离效率：4N级分离脱除9.62微米及以上尺寸颗粒物，出口气流残固量不超过0.1G/MMSCF；
四、最大运行压降：1.007psi。
材质：整体SS304。
我公司依据西南院工艺参数通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的高温异型气固旋流分离器针对性组态方案《数图汇表》如下：
《数图汇表》图中标注出两个红圈及核心技术要点。
核心技术要点1：入口导流内件之形状、组态型式、设置位置以及其与入口管内壁紧密贴合焊接程度等，对
分离器运行性能有显著影响。
核心技术要点2：分离器壳体内侧全截面整流内件之形状、组态型式、设置位置以及其与分离器壳体内壁紧密贴合焊接程度等，对分离器运行性能有显著影响。
这正体现出动力学分离技术精髓。
该高温异型旋流分离器的主要专利技术构件信息，可参见如下《NB17-1-135 Novel G54 流化床甲烷化装置专用高温异型旋流分离器技术方案书(节选1）》：
西南院的这套高温异型旋流分离器，与中科院过程所定制的高温异型旋流分离器设备结构基本相似，只是前者温度和压力略低一些而已。
下图是中科院过程所定制的同类高温异型旋流分离器铭牌图片：
在不少百万吨级装置上采用的气固旋流分离器，采用多因子旋流子母分离器。
比如：煤气化装置旋流除尘除沫分离器、重油催化裂化流化床反应装置三旋分离器、重油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、柴油催化裂化装置催化剂捕集三旋分离器、柴油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、蜡油催化裂化装
置催化剂捕集三旋分离器、蜡油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、石脑油催化裂化装置催化剂捕集三旋分离器、石脑油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、循环流化床燃煤锅炉烟道气干法旋流除尘器、高温含尘含油焦炉气/荒煤气旋流除尘分离器、工业气流干燥回转炉旋流气固分离器、医药食品业空气干燥回转炉旋流气固分离器、煅烧焙烧回转炉/多段炉尾气旋流气固分离器、袋式除尘器后置大负荷旋流气固分离器等。
其特点如下：
1、处理气量大，适于大规模生产；
2、通过精准动力学分离技术设计平台组态设计，能实现精准定量分离效率；
3、压降小，可按照客户不同压降要求进行“一对一”方案设计，同工节能；
4、操作弹性空间大，可在1:4-5.625范围内高效运行；
5、设备尺寸，通常约为传统旋风分离器直径1/2~2/3；
6、对气流中携带的固体颗粒物和蜡状粘性质具有超强耐受性，不堵塞，无备品备件，运行维护费用低。
分离效率：
在通常情况下，通过精准动力学分离技术设计平台系统组态设计完成的气固液旋流分离器，定量分离能力达到100%分离脱除5微米及以上尺寸液滴，分离器出口气体微小液滴残留量小于0.1Gal/MMSCF。
不同工况下准确分离精度和深度，可通过精准动力学分离技术设计平台准确获得。
特别需要注意的是：
气固（液）旋流分离器，属于动力学分离精准技术，必须由专业的动力学分离技术公司通过精准动力学分离技术设计平台准确设计、正确组态完成，才能在实际运行中发挥高效可靠的分离性能。
气固（液）旋流分离器判别公式：
高效可靠的动力学气固（液）旋流分离器=国际精准动力学分离系统平台准确设计+准确的旋流子组态型式+高效内部流道结构内件！
三者缺一不可！气固（液）旋流分离器，仅从外观上采用某种分离型式和内件，但没有通过国际精准动力学分离系统平台准确设计和正确组态，就是必然存在运行大隐患和低分离效率风险。
关于更多精准动力学分离器技术信息，请登录诺卫能源技术公司网站进行更多了解。
也可直接向诺卫公司咨询和寻求技术支持帮助。