气液分离器设计

气—液分离器设计

2005-04-15 发布2005-05-01 实施

目次

1 总则

1.1 目的

1.2 范围

1.3 编制本标准的依据

2 立式和卧式重力分离器设计

2.1应用范围

2.2 立式重力分离器的尺寸设计

2.3 卧式重力分离器的尺寸设计

2.4 立式分离器（重力式）计算举例

2.5附图

3 立式和卧式丝网分离器设计

3.1 应用范围 3.2 立式丝网分离器的尺寸设计3.3 卧式丝网分离器的尺寸设计

3.4 计算举例

3.5 附图

4 符号说明

1 总则 1.1 目的

本标准适用于工艺设计人员对两种类型的气—液分离器设计，即立式、卧式重力

分离器设计和立式、卧式丝网分离器设计。并在填写石油化工装置的气—液分离器数据表时使用。 1.2 范围

本标准适用于国内所有化工和石油化工装置中的气－液分离器的工程设计。 1.3 编制本标准的依据：

化学工程学会《工艺系统工程设计技术规定》HG/T20570.8-1995第8篇气—液分离器设计。

2 立式和卧式重力分离器设计 2.1 应用范围

2.1.1 重力分离器适用于分离液滴直径大于200μm 的气液分离。

2.1.2 为提高分离效率，应尽量避免直接在重力分离器前设置阀件、加料及引起物料的转向。

2.1.3 液体量较多，在高液面和低液面间的停留时间在6～9min ，应采用卧式重力分离器。 2.1.4 液体量较少，液面高度不是由停留时间来确定，而是通过各个调节点间的最小距离100mm 来加以限制的，应采用立式重力分离器。 2.2 立式重力分离器的尺寸设计 2.2.1 分离器内的气速 2.2.1.1 近似估算法

5

.0⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛-=G G

L s t K V ρ

ρρ (2.2.1—1)

式中

V t ——浮动（沉降）流速，m/s ；

ρL 、ρG ——液体密度和气体密度，kg/m 3； K S ——系数

d *

=200μm 时，K S =0.0512； d *=350μm 时，K S =0.0675。

近似估算法是根据分离器内的物料流动过程，假设Re =130，由图2.5.1—1查得相应的

阻力系数C W =1，此系数包含在K s 系数内，Ks 按式(2.2.1—1)选取。由式(2.2.1—1)计算出浮动（沉降）流速（V t ），再设定一个气体流速（u e ），即作为分离器内的气速，但u e 值应小于V t 。

真正的物料流动状态，可能与假设值有较大的出入，会造成计算结果不准确，因此近似估算法只能用于初步计算。 2.2.1.2 精确算法

从浮动液滴的平衡条件，可以得出：

5

.0G W G L t 3)(*4⎥

⎦

⎤

⎢⎣⎡-=ρρρC gd V (2.2.1—2)

式中

V t ——浮动（沉降）流速，m/s ； d *

——液滴直径，m ；

ρL 、ρG ——液体密度和气体密度，kg/m 3

； g ——重力加速度，9.81m/s 2

; C w ——阻力系数。

首先由假设的Re 数，从图2.5.1—1查C W ，然后由所要求的浮动液滴直径（d *

）以及ρL 、

ρG 按式（2.2.1—2）来算出't V ，再由此't V 计算Re 。

G

'*μρG

t e V d R = (2.2.1—3)

式中

μG ——气体粘度，Pa ·S 。 其余符号意义同前。

由计算求得Re 数，查图2.5.1—1，查得新C W ，代入式(2.2.1—2)，反复计算，直到前后两次迭代的Re 数相等，即t 't V V =为止。

取u e ≤V t ,即容器中的气体流速必须小于悬浮液滴的浮动（沉降）流速（V t ）。 2.2.2 尺寸设计

尺寸图见图2.2.2所示。 2.2.2.1 直径

5

.0e Gmax 0188.0⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛=u V D (2.2.2—1) 式中

D ——分离器直径，m ；

V Gmax ——气体最大体积流量，m 3

/h ； u e ——容器中气体流速，m/s 。 由图2.5.1—2可以快速求出直径（D ）。 2.2.2.2 高度

容器高度分为气相空间高度和液相高度，此处所指的高度，是指设备的圆柱体部分，见图2.2.2所示。

低液位（LL ）与高液位（HL ）之间的距离，采用式(2.2.2—2)计算

2L L 1.47D

t V H (2.2.2—2)

式中

H L ——液体高度，m ； t ——停留时间，min ； D ——容器直径，m ； V L ——液体体积流量，m 3

/h 。

图2.2.2 立式重力分离器

停留时间(t )以及釜底容积的确定，受许多因素影响。这些因素包括上、下游设备的工艺要求以及停车时塔板上的持液量。当液体量较小时，规定各控制点之间的液体高度最小距离为100mm 。表示为：LL （低液位）-100mm-LA （低液位报警）-100mm-NL （正常液位）-100mm-HA （高液位报警）-100mm-HL （高液位）。 2.2.2.3 接管直径

1) 入口接管

气、液

两相入口接管的直径应符合式(2.2.2—3)要求。

ρG P u 2

<1000Pa (2.2.2—3) 式中

u p ——接管内流速，m/s ； рG ——气体密度，kg/m 3

。 由此导出

D P >3.34×10-3(V G ＋V L )0.5

ρG 025. (2.2.2—4)

式中

V G 、V L ——分别为气体与液体体积流量，m3/h ； D P ——接管直径，m 。

由图2.5.1—3可以快速求出接管直径。 2） 出口接管

气体出口接管直径，必须不小于所连接的管道直径。液体出口接管的设计，应使液体流速小于等于1m/s 。

任何情况下，较小的出口气速有利于分离。 2.3 卧式重力分离器的尺寸设计 2.3.1 计算方法及其主要尺寸

设备尺寸计算的依据是液体流量及停留时间。按式(2.3.1)求出“试算直径”D T ，在此基础上，求得容器中液体表面上的气体空间，然后进行校核，验证是否满足液滴的分离。卧式重力分离器的尺寸见图2.3.1所示。

试算直径 3

1

L T 12.2⎪⎭

⎫ ⎝⎛⋅=A C t V D (2.3.1) 式中

C =L T /

D T =2～4（推荐值是2.5）；

D T 、L T ——分别为圆柱部分的直径和长度，m ； V L ——液体的体积流量，m 3

/h ； t ——停留时间，min ；

A ——可变的液体面积（以百分率计）即 A =A TOT －（A a +A b ），均以百分率计