气液分离器说明书

5.1.2 气液分离器设计

5.1.2.1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。

5.1.2.2气液分离器设计

由Aspen Plus模拟结果可知气液相密度分别为0.089kg/cm3和779.542 kg/cm3，气液相体积流量分别为721970.417m3/h和15.318m3/h。

（1）初步估算浮动（沉降）流速

式中，浮动（沉降）流速，m/s；

、为分别为液体和气体的密度，kg/m3，分别为791.8和0.0899。

K G为常数，通常为0.0675。

初步估算浮动（沉降）流速6.317m/s ，

（2）分离器类型的选择

根据HG/T 20570.8-95《气液分离器设计》的第2部分：立式和卧式重力分离器设计应用范围如下：

①重力分离器适用于分离液滴直径大于200μm的气液分离；

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；

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；

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。

根据模拟数据知气液分离器的工艺参数，所以选用立式重力分离器。

（3）立式重力分离器的尺寸计算

从浮动液滴的平衡条件，可以得出： ① 浮动（沉降）流速

=(40.094C w

)0.5=6.317

得C w =1.0

由C w =1.0，查雷诺数

与阻力系数

关系图，可得

左右。

首先由假设

，由雷诺数Re 和阻力系数

关系图求出，然后由所要求的浮动液滴直径d 以及、

，按下式来算出V ，再由此式计算

。

R e =V t dρG μG =350×10−6×V t

0.009×10−3

=10.617V t

反复迭代计算，直到前后两次迭代的数相等即为止，计算最终结

果

，

。

②直径计算

分离器的最小直径由下面公式计算：

D min =0.0188(V Gmax

V t

)

式中：为可能达到的最大气速。

带入数据得：D min =0.0188(1.1×721970.4173600×0.188

)0.5

=0.644 圆整得D=0.7m ② 进出口管径 A 气液进口管径

D p >3.34×10−3×V l −G l 0.5p G 0.25 =3.34×10−2

×

(721970.417−15.318)3600

0.5

0.0890.25

=0.258m

选取管规格为D p =240mm

B 气体出口管径

气体出口管径要求不小于所连接的管道直径。任何情况下，较小的出口气速有利于分离。取管道内流速u=10m/s ，则

d =√V G 0.785u G =√721970.4173600

⁄0.785×10

=0.505m

圆整后取d=510mm

C 液体出口管径

液体出口接管的设计，应使液体流速小于等于1m/s 。取液体流速u=0.8m/s ，

则：d =√V G

0.785u G

=√

15.3183600⁄0.785×8

=0.0082m

圆整后取d=8.5mm

④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。

低液位LL与高液位HL之间的距离H L=V L t

47.1D2

式中t为停留时间，取6min，带入数据得：

H L=V L t

47.1D2=15.31860×6

⁄

47.1×0.42

=0.27m

液相总高度H l=H L+0.05=0.32

气相段高度H G=1.3D+0.15=1.06

取封头为标准椭圆封头400mm，则封头曲面高度200mm，直边段。

气液分离器总高度：

H=H G+H l+2×(ℎ1+ℎ2)=0.27+1.06+2×(0.2+0.025)=1.78

圆整后取H=1.8m

该气液分离器的简图如下：

立式重力分离器

⑤厚度设计

已知操作温度为40℃，压力为2MPa，考虑到温度的波动，所以设计温度取为40℃，设计压力p=1MPa。

用SW6-2011计算结果如下:

主体设计参数图

圆筒体数据参数图

上封头数据输入图

下封头数据输入图

计算结果

计算结果1

计算结果2

计算结果3