68- 羽叶分离器及其动力学分离内件在精细化工项目应用中的设计问题剖析

      近年来，由于羽叶分离器相对于传统的丝网式、滤网式、滤芯式气液分离器具有十分显著的技术经济优势，在精细化工项目、煤化工项目、石化项目、环保项目及海上平台项目上纷纷采用。但是，羽叶分离器，属于动力学分离技术，需要通过动力学分离技术系统设计平台，才能获得精准的组态设计结果和可靠的实际运行效果。拥有精准动力学分离技术系统设计平台，并能向业主和工程公司提供动力学分离工程工艺计算书能力的专业动力学分离技术公司，在国际上也仅有屈指可数的少数几家。      
      目前，在国内，已经出现不少滥竽充数、通过网上拷贝拼凑信息，向不明就里的业主提供假方案的设备制造企业。这里，与大家一起讨论和剖析羽叶分离器及其动力学分离内件在精细化工项目应用中的设计问题，让大家了解羽叶分离器及其动力学内件技术设计要点 。

      江苏、浙江、山东等国内沿海省份，在精细化工、煤化工、石化、环保及海上平台项目较多，对羽叶分离器等高效分离、低运行维护成本的设备需求较多，而业主甚至某些工程公司对动力学分离技术设备了解不够，从而容易成为滥竽充数的设备制造企业下手对象。

      就在本季度，江苏无锡的某企业，在向我方寻求技术支持过程中，发给我关于某设备制造企业向其提供的技术方案。幸亏这家无锡企业咨询及时，否则，后果不可想象。这里，就以此为例，与大家分享讨论。

     这里的羽叶分离器工况参数，见某设备制造企业提供的技术报价方案文件摘录如下：

     业主通过某工程公司设计并已经制造分离器壳体，其外形尺寸及接管情况见下图：

      正如与大家一起在海川化工论坛内其它贴中交流介绍资料一样，自上世纪中叶前后国外开始制造使用第一代雪弗龙光板折流板以来，至今的动力学分离叶片内件技术结构已经发展到第五代。内件代级越高，技术性能越高，分离效率、操作弹性、运行稳定性等越高。性能最好的第五代羽叶分离内件，可以对中低压工况气液分离效率提升到4N级分离脱除近5微米液滴液沫，操作弹性空间一般可达到10%-135%甚至更高。但羽叶分离内件，属于NOVEL公司专利技术，必须通过NOVEL动力学分离技术精准设计平台，才能获得精准设计结果和可靠的实际运行效率。

      可是，某家设备制造企业提供的技术造价方案资料中，按照其拷贝业主技术要求数据粘贴在方案书中见本帖4#楼内容，气相流量为106000kg/hr。而这家设备制造企业又告知，其分离器及内件操作弹性为0~202000kg/hr。请见这家设备制造企业提供的技术造价方案所摘内容如下：

    从该设备制造企业文件中6.供货范围及性能数据可以发现如下严重问题：
一、关于操作弹性，白字黑字写着“在气相流量0-202000kg/hr......正常运行”。
问题1：其低限流量阀值可以趋近0也可以正常运行？叶片分离技术属于动力学分离技术，需要依靠流体自身动能动量变换实现高效分离。如果流体流速极低，动量动能很小，如何通过叶片实现高效稳定分离运行？
问题2：流体流速趋近0，气液分离只能靠重力沉降。大家可以将本帖4#楼工艺和物性参数代入斯托克斯定律公式，可以计算得出气液重力沉降分离的液沫液滴最小尺寸，达到10的2次方数量级，与其写明的8-10微米尺寸，差距实在太大了。这肯定不能认为是“正常运行”
问题3：其:高限流量阀值202000kg/hr，是业主给定气体流量106000kg/hr数据的190.57%？压根没听说国际上还有如此高的弹性的内件。专业的动力学分离技术公司的内件设计方案，在满足业主要求处理能力前提下，需要以最可能低的成本制造出来。高弹性对应高造价。在相同工况条件下，技术层级最高的第五代羽叶内件的操作弹性空间多在10%—135%。
问题4：叶片式气液分离器，一旦通过动力学分离技术设计确定内件组态型式，即确定下内件所有的几何结构数据。气流流量小，则相同工况气流流速小；气流量很大，对应的相同工况气流流速很大。流速、动量、动能是重要的动力学数据，如此大的差别，显然不能保证动力学分离稳定性和可靠性的。

二、关于压降，该设备制造企业方案数据载明，“最大流量下分离器入口到出口的压降小于0.2psi”。
问题5：这个压降数据明显反常。从事分离器设计的朋友们都知道：分离器自进口到出口的压降，主要由流体通过进口管产生的压降、流体通过内件产生的压降和气流通过出口管产生的压降等组成。朋友们可以用202000kg/hr气体流量及其它工况数据，通过常规计算即可发现：气流通过进口管产生的压降已经达到0.16psi，那气流通过出口管的压降呢？还有气流通过内件动量动能变换分离运行损失的压降呢？该设备制造企业方案提供的压降数据，要么拷贝网上的数据，要么根本没能力进行动力学分离计算，数据牛头不对马嘴。

三、关于该设备制造企业提供内件方案中，载明“内件外形尺寸：2000mm*2000mm*1500mm”。
问题6：尺寸有违常理？按照动力学分离叶片内件设计组态原则，对流体流经内件过流通道法向动量动能阀值、流体通过内件后的法向动量动能阀值都有严格约束条件。依据业主提供的工况数据以及壳体内径尺寸数据，通过动力学分离精准设计计算系统平台得出的、适合壳体尺寸安装限制要求的叶片内件最大长度和最大宽度数据为1979mm。而实际满足叶片分离器工况运行要求的内件组态长宽尺寸，比1979mm要小不少。

四、关于内件结构形式，该设备制造企业的方案中载明，“高效叶片式分离器......四面体结构”。
问题7：四面体结构的叶片分离器？从国内外关于叶片组态结构形式统计，只有S型（6面体）、T型（8-12面体）、C型（14-18面体）、D型（16-24）及更复杂的TW型。四面体结构，无法满足叶片式气液分离动力学约束。
问题8：那么，该设备制造企业的叶片分离器是什么结构，会导致如此怪异描述呢？请看该设备制造企业提供的叶片分离器附图如下：

从本帖11#贴出来的该设备制造企业的方案书提供的叶片分离器附图，可以看到：
1、该分离器内件采用S型组态，是6面体结构，不是四面体结构。
2、该分离器气相出口布置在分离器筒体侧向，与业主已委托制作成的分离器壳体气相出口布置在壳体上封头。不能满足结构要求。

      另外，对于动力学气液分离器，不同物系、不同工况，液滴液沫的表面张力也不同，这对气液分离精度有影响。在本例提供的工况数据中，由于缺少液相表面张力，需要由专业动力学分离技术公司在其动力学分离计算设计系统平台上获得液相表面张力数据，然后再进行分离器内件组态设计。这也能从另一个侧面，考查动力学分离技术公司的技术能力和实力。

      为方便大家对气液分离内件发展层级、内部结构型式及其对应的技术性能有准确把握，在此提供附件资料供大家参考：

      由于羽叶分离器属于动力学分离技术，其准确设计计算必须在专有动力学分离计算设计系统平台上完成，并且需要提供动力学分离过程水力学计算过程书，以核实其计算设计科学性准确性和可靠性。但是，国内外绝大多数分离器制造方是没有能力完成动力学分离过程水力学计算过程书，却告知业主和设计院暂时提供计算设计结果，只有中标签订合同后才能提供动力学分离过程水力学计算过程书。有的业主和设计院还真信以为真！如果没有动力学分离过程水力学计算过程书，如何辨别证实供方设计结果的准确性和真实性？国内外不少分离器方案是相互拷贝，工况条件已经发生很大改变，可是分离器设计数据和分离效率还是拷贝的旧数据。动力学分离器运行工况数据已变化，分离器设计数据和分离效果应该随之变化才对。
      这里提供一份某专业动力学分离技术公司针对某项目设计的分离器动力学分离过程水力学计算书摘录（含过程计算数据和公式），供大家讨论了解专业的动力学分离过程水力学计算过程书内容：