84- 羽叶分离器用于LNG项目MDEA吸收塔进气分离器、出气分离器和再生塔尾气分离器设计

       在煤层气、焦炉气、管道天然气制LNG项目中，原料气通常需要采用MDEA塔系吸收处理原料气中的酸性气体，这是对原料气净化处理的核心工序。进塔原料气分离器（Feeding Gas Separator）、出塔净化气分离器（Outlet Gas Scrubber）和MDEA再生塔顶尾气气涤分离器（KO Drum），则是该工序的核心分离器。正确选用和合理设计这类分离器，对LNG项目净化工序高效低成本运行有着重要影响。请大家结合自身LNG项目前述分离装置采用技术情况和运行情况进行讨论。

      对于LNG项目MDEA吸收塔原料气进气分离器（Feeding Gas Separator），其主要作用是脱除进塔原料气中携带的凝液，避免凝液进入MDEA吸收塔不断累积，尤其是液态烃类在MDEA吸收塔内聚集后会形成油包水或显著的油相层，阻碍原料气中的酸性气体与MDEA液相界面直接接触传质。通过脱除进塔原料气水凝液，**减轻原料气将水带入MDEA吸收塔，可以减小溶剂再生塔工作负荷，节省能耗。
      对于LNG项目MDEA吸收塔出塔分离器（Outlet Gas Scrubber），其主要作用是脱除出塔净化气中携带的大量MDEA溶剂液滴液沫，避免MDEA溶剂从吸收塔逃逸进入下游管线和设备，既可以减小溶剂消耗，又可以防犯MDEA溶液在下游管线设备积聚形成液阻，以及导致设备运行故障。      
      对于LNG项目MDEA再生塔顶尾气分离罐（KO Drum），其主要作用是脱除出塔尾气携带的MDEA和轻烃等液滴液沫，避免这些液相进入下游管线和设备，一方面可以防犯液相在下游管线设备积聚形成液阻，以及导致设备运行故障；另一方面可以降低尾气后续处理费用。

      关于LNG项目MDEA吸收塔原料气进气分离器（Feeding Gas Separator），在目前国内已经建成运行的项目中，有的采用卧式双筒式过滤聚结分离器型式，有的采用多因子旋流子母分离器型式，有的采用羽叶分离器，也有的采用纤维丝网式分离罐或重力沉降式分离罐，甚至有的早期项目没有设置原料气进塔分离罐。
      关于LNG项目MDEA吸收塔出气分离器（Outlet Gas Scrubber），在目前国内已经建成运行的项目中，有的采用过滤器型式，有的采用多因子旋流子母分离器型式，有的采用羽叶分离器，也有的采用纤维丝网式分离罐或重力沉降式分离罐，甚至有的早期项目没有设置原料气进塔分离罐。
      关于LNG项目MDEA溶剂再生塔尾气分离器（KO Drum），在目前国内已经建成运行的项目中，有的采用采用多因子旋流子母分离器型式，有的采用羽叶分离器，也有的采用纤维丝网式分离罐或重力沉降式分离罐，甚至有的早期项目没有设置原料气进塔分离罐。
      

      卧式双筒式过滤聚结分离器属于高精细分离器，运行维护成本很高。由于其第一级采用聚结滤芯内件组和第二级羽叶式分离内件组两级结构，第一级采用聚结滤芯内件组滤芯需要定期更换，因而需要设置备机以便在维护更换滤芯时切换到备用设备运行以保证生产线不停工。并且，由于过滤聚结分离器属于高精细分离器，必须设置前置预分离器脱除气相中绝大部分负荷，仅对残留的负荷做精处理。      
      实际上，在LNG项目中，原气净化属于前端工序，在后续工序中还需要经历多次分离，此处采用过滤聚结分离器较为“奢侈”，性价比低。建议酌情选用性价比高的其它技术类型分离器。

       多因子旋流子母分离器，属于高效动力学分离器技术设备。由于在相同中低压工况下，多因子旋流子母分离器内件制造成本相对较高，从而削弱了其性价比优势。多因子旋流子母分离器，其核心优势在于优异的气固分离综合性价比优势，以及在高压、超高压工况下的气液分离应用优势，几乎无出其右。

      羽叶分离器，也属于高效动力学分离技术设备，是目前性价比优势明显的第五代羽叶分离器技术。从上世纪中叶开始应用的第一代雪弗龙叶片技术，经历长达半个多世纪发展、升级和技术更新，形成第五代羽叶分离技术。不同技术年代、技术层级的叶片，其内部结构以及结构决定的性能不相同。技术层级越高的叶片，综合性能和性价比越好。羽叶分离技术，无论在定量分离效率、运行稳定性、操作弹性空间、抗堵塞性能、运行压降等方面，有着本质飞跃。从而在真空、常压、低压、中压等宽范围工况下得到广泛应用。      
      为了便于大家从内部结构上分辨羽叶分离内件，现提供一张G50羽叶分离内部结构和几何结构图片大家了解。

      关于纤维丝网式分离罐，其属于传统简易分离技术和结构分离器。其主要通过内件中的纤维相互架桥形成的“孔格”完成对气流挟带质的阻挡和拦截分离。一方面，由于纤维相互架桥形成的“孔格”尺寸**小小不一样，其结构决定其性能不可能完成小尺寸液滴的定量分离；另一方面，纤维丝网内件拦截形成的长大的液滴落回到气流中，需要通过重力沉降方式最后完成与气流分离，分离效率不高。此外，如果气流中携带有粘性液滴液沫和固体粉尘颗粒物，易于堵塞纤维丝网内件表层、中层和深层过流流道，尤其是中层和深层堵塞物难以理想再生，必须定期更换内件，运行效率以及运行维护成本较高。
      近年来，业主、工艺包商和设计院，纷纷采用G50羽叶分离技术设备，技术升级取代传统的纤维丝网式分离罐，不仅可以提升分离运行效率，且可以降低运行维护成本，取得技术经济竞争优势。

      至于重力沉降式分离罐，则更属于传统简易低效分离设备。不仅分离效率低，通常设备尺寸大，占地和配管成本不低，尤其在平台面上布置时综合成本更高。
      近年来，业主、工艺包商和大中型设计院，基本上不在再采用重力沉降式分离罐设置方案。只有个别小型设计单位，限于本身综合技术能力和水平，还时有重力沉降式分离罐的身影出现。更有甚者，出于EDP模式经济利益考虑甚至删除分离罐。这就需要业主方技术人员自己把关了。

      这里，以浙江某LNG技术公司为山西某业主设计的焦炉气制LNG项目为例，讨论羽叶分离器在上述分离节点的工艺及设计情况。

      进塔原料气分离器（Feeding Gas Separator）工况条件：

1、工况压力：56BarA；

2、工况温度：40℃；

3、气相流量：8549kg/h;

4、气相粘度：0.013cp；

5、气相平均分子量：17.63；

6、液相含量：427kg/h;

7、液相密度：695kg/m^3;

8、液相粘度：0.469cp；

9、液相表面张力：45.5dyne/cm.

      我方针对该工况，采用G50型羽叶分离器结构，在NOVEL专有精准动力学分离计算设计系统平台上完成的进塔原料气分离器（Feeding Gas Separator）设计结果数据如下：

1、分离器型式：G50型羽叶分离器；

2、分离效率：4N级脱除8.36微米及以上尺寸液滴液沫。

3、总体运行压降：2.85kPa。

4、设备尺寸：ID600*TL/TL1700。

     出塔净化气分离器（Outlet Gas Scrubber）工况条件：

1、工况压力：55.6BarA；

2、工况温度：40℃；

3、气相流量：7900kg/h;

4、气相粘度：0.013cp；

5、气相平均分子量：16.81；

6、液相含量：11.1kg/h;

7、液相密度：992kg/m^3;

8、液相粘度：0.67cp；

9、液相表面张力：67.7dyne/cm.

     我方针对该工况，采用G50型羽叶分离器结构，在NOVEL专有精准动力学分离计算设计系统平台上完成的出塔净化气分离器（Outlet Gas Scrubber）设计结果数据如下：

1、分离器型式：G50型羽叶分离器；

2、分离效率：4N级脱除3.22微米及以上尺寸液滴液沫。

3、总体运行压降：3.63kPa。

4、设备尺寸：ID500*TL/TL1300。

      需要说明的是：
      该LNG技术公司为山西业主MDEA吸收塔出塔净化气设计的气液分离器，采用过滤器。该公司虽然精于对LNG过程工艺模拟技术，但对分离技术尤其是动力学分离专业技术了解不多，向业主提供了其自己的过滤器。
      实际运行结果是，其过滤器难于胜任将出塔净化气中的液滴液沫，MDEA溶液跑料太多，不得不再次向我方求助提供G50型羽叶分离器技术方案。俗话说，吃一堑，长一智，使得业主也明白了这回事。

最近，NOVEL公司官网www.novelseparationtech.com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。

16、关于天然气脱水装置低温分离器出口带液及露点超标问题，请链接http://bbs.hcbbs.com/thread-1596842-1-1.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。

61、关于炼厂芳烃装置之燃气分离橇块采用立式燃气聚结分离器设计问题，请链接https://bbs.hcbbs.com/thread-1642959-1-1.html参与讨论。