高效自清式氣液分離器的探索與應用

周文水

（棗莊職業學院，山東 棗莊 277800）

一、概述

氣液分離存在于很多化工過程中，分離效率的高低是直接關系到企業生產過程能否長周期安全穩定運行的重要因素之一。多年以來，人們對反應器、塔器、冷熱交換器以及新工藝和新技術的開發創新極為重視這促進了我國化工工業的飛速發展。但仍有一些企業存在著設備管道長期腐蝕，交換器列管腐蝕堵塞，催化劑結皮，檢修頻繁，生產不穩定，消耗高效益低等問題，危及企業的生存和發展。原因是不僅是企業在管理方面的問題，很多的情況下都與沒有解決好工藝過程中氣液分離的問題有關。例如:在聯醇工藝半水煤氣生產中，入爐蒸汽帶水，影響發氣量，造成上行管道內襯碎裂脫落，導致管道燒穿，必須停爐修理；洗氣塔出口氣水分離不好，極易被人們忽視，致使含硫化氫的廢水存留從而加速對管道和氣柜的腐蝕；壓縮機出口氣體油水分離度低，將液體帶入下一工段，可逐步加劇使塔器、反應器及熱交換器列管腐蝕堵塞，阻力增加，造成檢修頻繁，類似這樣的問題還有很多，不一一列舉。

二、經典式氣液分離器性能粗析

1重力沉降式分離器。它是一種利用液滴在重力場中的重度差，使之達到氣液分離的目的設備。這類分離設備結構簡單，體積大，占地面積多，分離效率低，分離物易受氣流干擾而產生二次夾帶，除少數特殊場合外，一般已很少采用。

2旋風分離器。這種設備需要較高的氣體進口速度，以使氣流中液滴在其慣性力的作用下沖向器壁富集，超過液滴自身重力時流動到到器底，達到氣液分離目的。分離效率較高，體積較小，有一定的阻力損失，目前被廣泛采用，但是該設備在氣量大幅度波動時容易發生分離物二次夾帶損失。

3填料類分離器。這類分離器的處理能力隨填料類別不同而有較大差異。一般的規律是；塊形填料<矩鞍形陶瓷填料<波紋填料<絲網填料。絲網填料有較大的比表面積，空隙率高，可容許較高空速的氣流通過，分離效率高，處理能力大，價格貴。采用塊形填料，使用時受到液泛速度的限制。工廠產能擴大后，應對原有氣液分離器進行核算，并作相應改造。

4.靜電除塵器。在高電壓的作用下，塵粒帶電荷，向異性極沉積而分離，要在一定條件下方可采用，是一種除塵效率較高的設備。

三、高效自清式氣液分離器設計初探與應用

1.高效自清式氣液分離器應具有應以下性能：

a適應性好，在相同尺寸的情況下應有處理能力大，分離效率高的性能；b采用不銹鋼絲網或不銹鋼絲網帶形填料為分離介質，氣液接觸面積大，氣流阻力小；c在操作條件下，有很好的自清作用，使用周期長，維修處理方法簡單，費用低；d采用‘上進上出’的氣體流動方式，縮短氣流路線，減少阻力；e液體分離后沒有二次夾帶現象發生；f構造簡單，制造安裝方便，造價低，效益高。

2.高效自清式氣液分離器設計初探

a進口管徑的確定。在操作條件下，遵照填料類分離器進口管氣速設計規范。使氣流中的液滴具有足夠的慣性到達分離介質表面。為確保管內氣流直線運動，在出口管端裝有柵形氣體分布器；

b容器尺寸的確定。在操作條件下，選用小于所采用填料允許操作的空速。容器下部應留有一定空間，以使氣體有緩沖停留時間，液體有儲存容積，便于定期排放。

c氣體進口管端與分離介質表面的距離取等于入口管徑的1-3倍。

d氣體進口管端面與出口管中心距設為入口管徑的2-3倍。

3.高效自清式氣液分離器的應用實例

首先我們以某聯醇廠精脫硫槽進口氣液分離器的改進為例。經計算，原有容器尺寸適合工藝要求，繼續采用。首先將氣體進口改從容器頂部插入，上側部出口，在容器內出口處設一擋板，防出口氣體走近路，原進出口按規定要求封閉。同時，取消原塊形填料，設二層不銹鋼絲網帶形（h=100mm）填料，每層高100mm，用該規格的帶形不銹鋼絲網適度盤繞而成，二層間距400mm，用角鋼圈固定于器壁，以50x5mm扁鋼作柵條，間隔50-100mm，固定于角鋼圈上。二層填料表面各鋪一層網孔為4x6mm不銹鋼絲網用50x5mm扁鋼加固。對于進口管端設柵形分布器的設置，選擇與出口管中心距取2倍進口管徑，器外下部設與容器壓力等級相同的液位計L=800mm一處，容器下一步應留存一定的空間，作為氣體緩，分離液的儲存，一邊定期排放。投入運行后效果良好，不僅將精脫硫劑的使用期限延長了一年多，同時也延長了分離器的清理周期，大大減少修理費用和時間，生產安全穩定，每年可為企業帶來近百萬元的節能經濟效益。

其次我們對某企業壓縮機油分離器進行了改造。原有油分離器使用矩鞍形填料，開始效果很好，使用一年后發現該器阻力明顯增大，帶油嚴重，甚至無法維持生產。停機檢查后發現，塔器內填料由于油泥黏結成塊致使催化劑表層板結。原因是該企業擴大生產能力后，原有氣液分離器沒有改造，容器內氣體空速提高，存于填料的油污不能順利流下排出所致，由于檢修填料時裝卸清洗費工費力費時，而且每年都要定期或不定期清理，給生產造成很大影響。我們使用不銹鋼絲網填料作為分離介質。經計算，容器可正常使用，采用網孔為4-6mm不銹鋼絲網兩層，每層兩塊，以角鋼圈和柵形鋼條固定于容器內壁，層間距600mm，每層分別用扁鋼加以固定防止被吹翻，與容器器壁應密封好。容器外下部設液位計l600-800mm一處。投入運行近兩年來，下工序工藝指標正常，催化劑活性良好，生產穩定，解決了催化劑頻繁更換熱交換器列管腐蝕堵塞這個引響生產的關鍵，減少了檢修時間和勞動強度，每年節省購置催化劑費用及開停車費用數十萬元，生產周期長而穩定，企業面貌煥然一新，經濟效益顯著。設備大修時，對分離器進行檢查，發現器內干凈，絲網上除有極少的管路鐵銹皮外別無他物，無需撤出清理，節省工時。工藝流程。

此外，脫碳塔出口氣液分離器的脫碳液的回收；甲醛吸收塔出口氣液分離器的甲醛回收降低消耗，液體粗脫硫塔出口氣中脫硫劑的回收等，如都改用此類結構的氣液分離器，將會對工廠效益有較大的提升。

綜上所述，高效自清式氣液分離器的廣泛采用，將為化工生產的長周期安全穩定運行，降低消耗，提高效益打下良好基礎。

[1]侯建龍.高壓系統旋風分離器的研究[D].天津大學，2012.