142—多因子旋流子母分离和羽叶分离技术在煤气化项目气化炉装置气液固动力学分离设计

       本篇通过NOVEL公司为国内外煤气化项目气化炉装置气液固分离环节提供的多因子旋流子母分离器和羽叶分离器为基础，详细介绍这类动力学分离技术和设备在煤气化工艺上的设计应用。

      在煤化工行业上，煤气化是煤化工项目的基础和要害环节之一。从能源转化化学角度看，就是含碳物质与氧气的受控燃烧。要害就是“受控”二字。
      目前，国内外的煤气化装置，从工业大规模化应用的型式主要有水煤浆气化、移动床气化、粉煤气化等几种。而积极紧迫追求分离技术进步的型式，还主要以水煤浆气化和粉煤气化为主。本篇也主要结合这两种气化型式进行分析讨论。

      在水煤浆气化工艺上，动力学分离器主要应用在净化系统和渣水处理系统上。在净化系统，可用多因子旋流子母分离器技术升级取代传统的旋风分离器，用羽叶分离器取代水洗塔顶的传统丝网分离器。在渣水处理系统，用羽叶分离器取代蒸发热水塔顶的传统丝网分离器。
       附图是多喷嘴对置式水煤浆气化装置常规配置示意图，供大家参考：

       在粉煤气化工艺上，动力学分离器主要应用也在净化系统和渣水处理系统。在净化系统，可用多因子旋流子母分离器技术升级取代传统的旋风分离器。在渣水处理系统，用羽叶分离器取代蒸发热水塔顶的传统丝网分离器。
       附图是粉煤气化装置常规配置示意图，供大家参考：

Novel公司多因子旋流子母分离和羽叶分离技术，属于动力学分离技术，不仅需要采用专利技术内件，还必须通过Novel精准动力学气固分离过程计算设计系统平台完成准确组态设计，二者缺一不可。关于我方精准动力学气固分离过程计算设计系统平台需要的数据和信息如下：
1、工况温度；
2、工况压力；
3、气相组成（v%）；
4、工况下气相准确密度（如无法提供该数据，则由我方计算平台计算补充提供）
5、气相粘度（如无法提供该数据，则由我方数据库补充提供）；
6、气相流量（体积流量须注明标况流量还是工况流量）；
7、气流携带的固相/液相种类及大致含量说明（如能提供粒径分布数据则更佳）；
8、气流携带的固相/液相对应表观密度；
9、需说明技术升级，是打算用原有罐体利旧，只需我方提供内件？还是由我方设计制造全新分离器？ 如对原有罐体利旧使用而只需我方提供内件，则请原容器壳体内部尺寸图，便于我方依据此约束条件完成组态设计的内件系统顺利便捷安装。
10、原有气相工艺输送管线材质、尺寸、压力等级、连接方式 ；
11、对新增分离器材质建议和要求。

       有客户反馈说，他们的粉煤气化炉，其粗煤气净化系统原来的配置是传统旋风分离器+过滤器两级除尘。但是，由于原有旋风分离器的分离效率低，运行不稳定，导致大量粉尘逃逸到下游过滤器，导致过滤器不堪重负，频繁堵塞，滤芯更换维护频率高，运行维护费用居高不下。他们向NOVEL公司寻求采用多因子旋流子母分离技术对原有旋风分离器进行技术升级改造。

       客户提供的实际工况数据，请见如下附图所示：

       NOVEL针对客户提供的实际工况数据，通过NOVEL精准动力学分离计算和组态系统平台完成的G54型多因子旋流子母分离器方案信息如下：

一、分离技术类型：多因子旋流子母分离技术（NOVEL专利技术）；

二、型号：G54-71-243.66;

三、入口分离总成：G50B-24/70;

四、材质：CS；

五、分离效率：100%分离脱除5.93微米及以上尺寸颗粒物；

六、总体运行压降：2.32psi。

      这里索性把 NOVEL针对客户提供的实际工况数据通过NOVEL精准动力学分离计算和组态系统平台完成的G54型多因子旋流子母分离器输出数图汇表贴附如下：

      由于客户工况压力较低，套用水洗除尘工艺，其设备改造费用、操作弹性、运行费用以及运行顺畅性优势会更明显。此时，水洗塔顶部内侧可设置羽叶分离内件组。而客户基于其自身特殊原因决定在水洗塔顶部气流出口管线上串行增设独立的羽叶分离器。

NOVEL针对客户提供的实际工况数据并结合其特殊工艺需要，通过NOVEL精准动力学分离计算和组态系统平台完成的G50型羽叶分离器方案信息如下：

一、分离技术类型：羽叶分离技术（NOVEL专利技术）；

二、型号：G50-63-243.66;

三、一级预聚结分离内件总成：G50D63;

四、材质：内件，S31603；壳体，CS；

五、分离效率：99.99%分离脱除5.16微米及以上尺寸液滴液沫及颗粒物重相携带质；

六、总体运行压降：0.842psi。

      下图是NOVEL针对客户提供的实际工况数据和实际工艺需要，通过NOVEL精准动力学分离计算和组态系统平台完成的G50型羽叶分离器输出数图汇表：

       我们曾应业主要求，对西门子与神华合资的GSP气化炉后续净化系统提供过多因子旋流子母分离器的设计和内件组供货。
       基于当时气化炉煤气出口管线上两级文丘里分离效率低且排液不畅，于是在文丘里后面增设一级多因子旋流子母分离器。
       业主为节省投资，决定对原有工艺线路上的一个缓冲罐壳体利旧，将针对工况通过精准动力学分离计算和组态设计系统平台获得的多因子旋流子母分离技术内件组，整体植入缓冲罐壳体获得一套性价比很高的多因子旋流子母分离器。至今已经连续高效运行7年多。

     为便于大家分析探讨，将其简图附录于下：

       关于多因子旋流子母分离器和羽叶分离器等动力学分离器更多技术信息，请登录NOVEL公司分离技术专网进一步了解。

谢谢分享

你好，你说的洗涤塔顶部基本都没有丝网类的分离器了，我纠正下，现在你们运行项目上是设置在洗涤塔顶部还是在旋风分离器前？
你们这种羽叶结垢对气化这种高尘环境下，堵了怎么去处理？寿命多长？

kyr 发表于 2020-3-13 20:45
你好，你说的洗涤塔顶部基本都没有丝网类的分离器了，我纠正下，现在你们运行项目上是设置在洗涤塔顶部还是 ...

      传统洗涤塔，是沿用上世纪的中叶以来的丝网类分离技术内件，其丝网内件的内部结构决定其运行机制和使用功能，堵塞、高运行压降、低操作弹性、带液明显、连续运行周期短、运行维护及内件更换频繁等不足，已经是行业共识。近些年来，设计院纷纷技术升级其原有工艺技术，采用动力学分离技术升级取代传统简易丝网。实际运行中，遭遇丝网困扰的业主已经或正在寻求技术改造。炼化装置重催烟脱洗涤系统，常常采用埃克森工艺包、贝尔格工艺包原有传统技术，现在也纷纷采用动力学分离技术进行技术升级。
      对于羽叶分离器、多因子旋流子母分离器安装位置是布置在洗涤塔顶部内侧空间，还是布置在洗涤塔顶部出口外部管线，往往由技术改造便捷性、工期和投资额决定。通常而言，建议将动力学分离器直接设置在洗涤塔顶部内侧空间，既可以对原洗涤塔顶部壳体利旧，又不占用外部空间及管线调整，工期短，技改工作量小，投资省，见效快。
      关于含尘气体的堵塞顾虑，可以参考中石油乌石化公司重催装置循环流化床催化剂在线再生烟脱洗涤系统采用羽叶分离器技术升级改造情况及实际运行数据。该系统采用EXXON工艺包，其工况气流挟带大量催化剂粉尘、硫酸盐、结晶体及饱和烟气，洗涤塔顶部内侧增设羽叶分离器，采用动力学分离技术，内件间隙在1英寸左右，且设置在线清洁系统。采用羽叶分离器技术升级后的重催烟脱洗涤系统，至今已连续高效稳定运行超过800天无堵塞，在分离效率、运行压降、运行周期、运行维护便捷性、内件寿命等方面，远优于埃克森工艺包原有传统分离内件技术。关于详细技术细节，可向中石油炼化板块技术中心、中石油乌石化公司调取备案的联合技术经济综合评定报告查核。

luoli519 发表于 2020-3-15 10:46
传统洗涤塔，是沿用上世纪的中叶以来的丝网类分离技术内件，其丝网内件的内部结构决定其运行机制和 ...

不好意思，洗涤塔顶部的我看到的都是旋风装的叶片分离
直接来干货，在煤气化项目有无运行业绩？运行情况怎么样？尤其是在结垢方面

kyr 发表于 2020-3-18 08:35
不好意思，洗涤塔顶部的我看到的都是旋风装的叶片分离
直接来干货，在煤气化项目有无运行业绩？运行情况 ...

      目前运行中的洗涤塔还有不少采用丝网，甚至正在设计中的某项目也还是照搬老工艺包要求沿用丝网。
      您所说的旋风叶片，在我们动力学分离领域专业术语称作“旋流板”，就是翅片板扭曲变形后衍生产品，其只有一级分离结构，没有独立的液相捕集流道，分离效果仅相当于上世纪40年代的第一代单级雪弗龙光板折流叶片。这种旋流板内件，在国外、尤其是在欧洲，主要用于对气流大尺寸携带质的预分离，只针对70~100微米以上尺寸进行分离，可参见SD工艺包对其技术要求。国内是在00年前后由某设计院去国外短期访问学者把这种外形的旋流板带回国内，却没有掌握其动力学分离设计精准数学模型，也没有弄清楚该旋流板在国外应用的场合和技术工况限制，却在国内精密分离场合也加以推荐泛滥，使得采用该旋流板的企业有苦难言。建议您从山东、陕西、山西等地的煤化工企业实地了解。