78- 羽叶分离器除沫器用于天然气处理站闪蒸再生富气回收项目技术设计讨论

       天然气场站处理，甚至于石化、化工企业工艺气脱酸性气脱水装置，都会采用湿法吸收塔和吸收溶剂再生塔。富液闪蒸再生所产生的富气气量不小。近年，不少石油化工企业、天然气处理厂或天然气处理场站，都在考虑对富气回收。请大家一起来讨论，关于羽叶分离器除沫器用于天然气田处理厂闪蒸再生富气回收项目技术设计细节。

      正如大家所知，酸性气吸收塔富液闪蒸再生产生的富气，一般而言，液滴液沫携带量大，且富气压力不高。富气回收有效利用，往往需要对闪蒸再生的富气进行增压循环处理，需要采用压缩机组完成对闪蒸再生富气有效增压过程。

      由于闪蒸再生产生的富气，携带有不少液滴液沫，会对富气回收压缩机的正常运行带来严重危害。以前，业主和设计单位对压缩机入口进气气液分离除沫环节重视程度不够，导致进气管线积液和压缩机频繁故障，不仅运行不顺畅，且压缩机核心设备维修维护成本高企。因此，业主和设计单位纷纷对原来建设的或新建的富气回收压缩机入口气液分离器除沫器进行工艺改造。

      这里以西北某天然气田天然气处理厂的富气增压回收工艺改造工程为例，对压缩机入口气液分离器除沫器技术设计问题，进行分析讨论。

该天燃气处理站的闪蒸再生富气组分如下：
组分        组成，mol% 波动范围mol%
CH4        60.90405        59.15～70.93
C2H6        22.69626        18.4～25.3
C3H8        11.30422        9.23～13.50
I－C4H10        1.737745        1.2～2.1
N－C4H10        1.21678        0.9～1.5
I－C5H12        0.002345        0.001～0.004
N－C5H12        0.12289        0.1～0.2
C6+        1.1614        0.8～1.5
N2        0.33609        0.20～0.6
CO2        0.312377        0.2～0.4
H2O        0.205686        0.1～0.4
H2S        0.000178        0.0001～0.0002

运行工况如下：
1)入口压力：0.6MPa（g）
2)入口温度：30~40℃
3)天然气流量：5×104Nm3/d
4）分离精度：5μm及以上液体及固体颗粒分离效率 99%。

      关于压缩机入口天然气中脱除携带物液滴液沫和少量固体颗粒物的分离技术设备，有过滤聚结分离器、多因子旋流子母分离器、羽叶分离器、纤维式丝网式分离器以及纯粹重力沉降式分离罐等。哪种分离器能针对性适用于上述工况呢？

     根据我方多年从事国内外项目动力学分离技术设备设计和运行经验，我们提供如下建议：
1、纯粹重力式沉降分离罐，不适合。由于富气流量较大，根据重力沉降定律可知，即便完成100微米数量级大小的携带质沉降所需要的分离罐，尺寸很大，壳体制造成本不低，且分离效率低。
2、纤维丝网式分离器，可用，但不太适宜。由于进气来自吸收塔富液闪蒸再生，气相含有粘性高碳烃和石蜡质，会对纤维丝网内件造成较快堵塞，需要定期更换内件，且需要设置备机和备品备件。运行维护成本高，维护工作量大。对于大幅波动工况也不适合。
3、羽叶分离器，可用，适宜。该羽叶分离器，是第五代高效分离器，其定量分离效率、操作弹性、运行压降、抗堵塞性能和稳定性等优异技术性能，较第一代雪弗龙光板折流板已经有本质提升，得以在国内外各类项目气液分离场合广泛使用。尤其是羽叶分离器具有的优异抗堵塞性、超宽操作弹性空间、低运行压降、定量分离、不需要备机和极低运行维护成本等综合性价优势，是其他类分离器难以媲美的。对于这里的低压工况，性能可以充会发挥。
4、多因子旋流子母分离器，可用，但性价比不太适宜。在中低压工况下，多因子旋流子母分离器内件造价会高于羽叶式高效气液分离器内件，从而削弱了多因子旋流子母分离器的性价比优势。多因子旋流子母分离器，主要优势在于气固分离和高压、超高压工况下的气液固分离。多因子旋流子母分离器，运行压降相对于羽叶式高效气液分离器偏大，且不太适合工况大幅波动场合使用。
5、过滤聚结分离器，可用，但性价比不适宜。过滤聚结分离器的滤芯舱内件的本质工作原理，与纤维丝网很相似，内件易于被气流携带的高粘性石蜡沥青质堵塞，需要定期更换内件，且需要设置备机和备品备件。运行维护成本高昂，维护工作量大。除非用于高附加值项目的精密分离场合。

     我方为上述项目提供的G50型羽叶分离器，信息如下：
1、型号为：NOVEL G50-31-116.03；
2、壳体：尺寸ID32"*TL/TL 142"， SS304材质，150#；
3、内件：型号G50-11-250-EDP，第五代G50型羽叶分离专利技术内件组，SS304材质；
4、分离效率：4N级脱除5微米及以上尺寸携带质，产气中携带质残留量低于0.1G/MMSCF；
5、额定负荷下总体运行压降：不超过0.10psi。

我觉得可以将富气经过分离器分离，出来的气供锅炉，加热炉，等等使用

最近，NOVEL公司官网www.novelseparationtech.com又上传了如下内容：
1、动力伞式分离器图纸；
2、流化床气固分离器图纸；

11、油水羽叶分离器图纸；

21、蒸馏塔塔顶不凝气预冷伞式分离器图纸；

此外，这里也罗列NOVEL在海川化工论坛上发布的如下专业讨论帖，供大家链接参与讨论：


14、关于旋流管/旋流板除沫器用于锅炉烟气湿法脱硫除沫产生的问题，请链接http://bbs.hcbbs.com/thread-1599605-1-1.html参与讨论。

31、关于电厂脱硫洗涤塔除沫器系统选型设计、安装运行、维护管理经验交流，请链接http://bbs.hcbbs.com/thread-1587700-1-1.html参与讨论。
32、关于电厂蒸汽锅炉大幅扩能却利用原有烟气脱硫洗涤塔的解决办法，请链接http://bbs.hcbbs.com/thread-1587710-1-1.html参与讨论。

34、 关于凉水塔除沫器设置及防犯冬季塔周边地面大面积结冰，请链接http://bbs.hcbbs.com/thread-1593340-1-1.html参与讨论。         
35、关于关于环丁砜装置二氧化硫制备单元SO2中液态硫磺沫脱除，http://bbs.hcbbs.com/thread-1616252-1-1.html参与讨论。

      关于动力学分离技术及其内件设计计算，需要提醒大家如下：
      国内外有的厂家也开始模仿采用NOVEL公司的羽叶分离内件。但是，羽叶分离技术，是基于其精准动力学分离系统平台设计技术获得的设计结果和组态形式。必须根据不同温度和压力工况下的气相组成和平均分子量、基于空气为参照系统的气相比较压缩因子、气相粘度、气相密度、气相流量，以及液相密度、液相粘度、液相表面张力和上限液相流量等流体动力学参数，在其精准动力学分离系统平台设计技术获得的设计结果和组态形式。

      同样的工况和工艺数据，非专业公司计算设计得到的结果，与专业的动力学分离技术公司在其动力学分离精准计算设计平台上获得的设计结果，相差很大。其中最主要的设计计算差异之一，在于其工况下的气相压缩因子差别。

      须知，精准可靠的动力学分离技术及其内件，必须通过事先模型平台实验验证。事前模型平台试验，最安全最易得的气相介质就是空气。因此，国际上的动力学分离事前模型，都是以空气为介质的系统。用动力学分离系统平台模型去无限逼近真实工况，就必须将真实工况下的气相以接近大气压下的空气为参照体系，来获得相对于大气压下空气的压缩因子。这个压缩因子，与手册上查的以理想气体为参照体系的压缩因子值是大不相同的！！

      非专业的动力学分离技术公司所采用的压缩因子，就是从手册上查到的理想状态下的压缩因子值。以此理想压缩因子来计算获得的工况下体积过流速度，与实际工况下通过动力学分离技术内件的体积过流速度有很大差别。工况下不同过流体积流速得到的分离效率，自然差距很大！企业都抱怨说他们的分离器，分离效果比设计值差得多。把理想气体压缩因子误以为拟大气压下空气相对压缩因子进行设计计算，是造成国内外公司设计制造出来的分离器，在运行中的实际分离效率与计算分离效率相差很大的原因所在。即，直接照搬了手册上的理想状态的压缩因子，而动力学分离设计模型中与流速相关的参数转换中的压缩因子是指拟大气压力下的空气为参照体系的压缩因子！

      除了事前动力学分离设计模型中与流速相关的压缩因子出现大错误导致设计结果出现错误外，再谈内件组态问题。
      专业动力学分离技术公司的事前动力学分离计算设计系统平台，准确地讲，只对应一种动力学分离内件基本组态，即内件流道内部几何参数，如流道长度、流道包含的重复分离单元数量、每个分离单元的流道间距、分离单元长度、动量变换角度、动量变换次数、液相反射收集角度、次级流道液相存储空间尺寸、次级流道抗堵塞尺寸、次级流道抗二次旋流几何尺寸等等，均已经一一对应。相反，国内外非专业分离技术公司，只顾模仿内件组态外形如百叶窗，而对于流道宽度、流道长度、流道内部参数全然不顾，反正不少设计院和业主都与他们自己一样不懂动力学分离技术，只要外观模仿得相像百叶窗，又为了节省材料降成本，低价中标，其布置的内件间距数倍于标准数据而流道长度只有标准的几分之一，这样仿制的所谓动力学气液除沫分离器，不能高效分离运行！请设计院和业主朋友们请甄别。