85- 羽叶分离器和液液分离器在LNG项目分子筛脱水再生气气液分离和污水除油设计

      在煤层气、焦炉气、管道天然气制LNG项目中，净化脱除酸性气后的气体，还需要通过分子筛塔器深度脱除气态水和气态轻烃。分子筛塔器再生释放气含有的水蒸汽和轻烃蒸汽，经余热回收冷凝，需要采用羽叶分离器脱除凝液后，送外下游处理工序。而羽叶分离器从释放气中脱除下来的污水和液态轻烃混合液，则需要通过羽叶分离器脱除大部分油层后，送往下游污水处理单元。正确选用和合理设计这类分离器，对LNG项目高效低成本运行有着重要影响。请大家结合自身LNG项目涉及到的前述分离装置采用技术情况和运行情况进行讨论。

      对于LNG项目分子筛脱水再生气气液分离器，其主要作用是脱除再生气中携带的凝液，避免凝液进入再生气下游管线和设备，以防犯凝液在下游管线设备积聚形成液阻，以及影响下游设备尤其是加压设备运行故障。      
      对于LNG项目分子筛脱水再生气凝液液液分离器，其主要作用是脱除污水中的可燃轻烃，既可以回收可燃轻烃作为燃料，又可以**降低污水中可燃轻烃等有机物含量，不仅可以降低轻烃在后续工序挥发成可燃气造成安全风险，还可以**降低污水后续处理负荷，减小后续处理费用。

      关于LNG项目分子筛脱水再生气气液分离器，在目前国内已经建成运行的项目中，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。
      而关于LNG项目分子筛脱水再生气凝液污水除油分离器，在目前国内已经建成运行的项目中，有的采用羽叶液液两相分离器，也有的采用纤维丝网式液液分离罐，甚至有的项目没有设置污水除油设备。
     

       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叶片分离技术。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。

      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羽叶式气液分离技术设备，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。

      在LNG项目分子筛脱身再生气凝液污水除油设备中采用的羽叶分离器、丝网式液液两相分离器和重力沉降式液液两相分离器，均属于动力学液液分离技术设备。不同的是，三者对连续相中的分散相微滴的分离时间大不一样，因而三者对液液分离效率也不一样，分离效率由低到高的顺序是：重力沉降式液液两相分离器<丝网式液液两相分离器<羽叶分离器.
      重力沉降式液液两相分离器中，分散相微滴在分离器停留时间段内，液滴大小和物化性质几乎没有变化，分散相液滴能否从其所处连续相中分离出来，完全取决于斯托克斯定律计算得出的沉降时间是否小于其在分离器中的停留时间。
      丝网式液液两相分离器中，分散相微滴在分离器停留时间段内，由于受到丝网内件聚结作用而使分散相液滴聚结长大。虽然，分散相液滴能否从其所处连续相中分离出来，也完全取决于斯托克斯定律计算得出的沉降时间是否小于其在分离器中的停留时间；但是，由于原来分散相液滴经丝网内件聚结而长大，沉降速度加快，沉降分离需要的时间相对得以缩短，从而提高了液液分离效率。
      而G56型羽叶分离器中，分散相微滴在分离器停留时间段内，由于受到G56羽叶分离内件聚结作用而使分散相液滴聚结长大，液滴沉降速度加快；并且，由于羽叶分离内件结构改变了液液分离流程流道结构而将羽叶分离器的沉降分离行程，缩短到原来的几十分之一甚至几百分之一，进而大幅缩短沉降分离需要的时间，**提高了液液分离效率。

     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。

      分子筛脱水再生气气液分离器工况条件：

1、工况压力：1.8BarA；

2、工况温度：40℃；

3、气相流量：656kg/h;

4、气相粘度：0.016cp；

5、气相平均分子量：34.98；

6、液相含量：599kg/h;

7、液相密度：990kg/m^3;

8、液相粘度：0.656cp；

9、液相表面张力：41.5dyne/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分子筛脱水再生气气液分离器设计结果数据如下：

1、分离器型式：G50型羽叶分离器；

2、分离效率：4N级脱除7.7微米及以上尺寸液滴液沫。

3、总体运行压降：0.06kPa。

4、设备尺寸：ID700*TL/TL11580。

      分子筛脱水再生气凝液三相气液液分离器工况条件：

1、工况压力：1.8BarA；

2、工况温度：35℃；

3、气相流量：4.46kg/h; （溶解释出气）

4、气相粘度：0.012cp；

5、气相密度：2.82kg/m^3；

6、油相密度：577.05kg/h;

7、油相粘度：0.213cp；

8、油相表面张力：11.7dyne/cm.；

9、油相流量：38.18kg/h;

10、水相密度：990.68kg/h;

11、水相粘度：1.03cp；

12、水相表面张力：72.7dyne/cm.；

13、水相流量：29.09kg/h.

      我方针对该工况，采用G56型羽叶分离新型复合堰舱式三相分离器结构，在NOVEL专有精准动力学分离计算设计系统平台上完成的上述分子筛脱水再生气凝液三相分离器设计结果数据如下：

1、分离器型式：G56型羽叶分离新型复合堰舱式三相分离器；

2、分离效率：4N级脱除气相中9.6微米及以上尺寸液滴液沫，油相出口中残留的分散水相尺寸不超过12微米，水相出口中残留的分散油相尺寸不超过16微米；

3、总体运行压降：0.01kPa。

4、设备尺寸：ID1000*TL/TL3000。

      关于分子筛脱水再生气凝液污水除油分离器，虽然主要功能是脱除污水中的油相，但必须设计成三相分离器结构。原因在于，液相存在溶解气，会不断释出气泡，必须及时将释出气排放。否则，释出气相会累计在分离器顶部而不断挤压液相空间，导致分离器运行不稳定。特此说明。

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。

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。