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[讨论帖] 172-硫磺回收装置MDEA吸收塔顶旋流吸捕器技术方案及优化采用羽叶分离器技术讨论

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      本技术贴针对硫磺回收装置MDEA吸收塔顶气液分离器采用旋流吸捕器技术方案及优化采用羽叶分离器技术进行剖析讨论,欢迎同行们一起深入讨论剖析提升。

 

发表于 2021-1-12 11:53:40

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      在石化、、天然气、煤化工、化肥、环保等行业企业,往往都专门建设有MDEA净化、硫回收装置。也有的企业采用低温甲醇洗或栲胶法。而吸收塔则是关键核心设备之一。吸收塔顶部气液分离技术选择,决定了吸收塔中MDEA或甲醇等吸收液消耗及运行经济性,甚至影响对气流净化效果。吸收塔顶气液分离设备,在行业中常常成为除沫器、分离器、捕沫器,而称之为“吸捕器”则是最近两年中石化对MDEA吸收塔顶采用其旋流分离器的另类称谓,虽然容易与有害昆虫“吸捕器”引起误解,但化学工程技术人员则多半是明白其所指含性。曾经有一家业主对设计单位询价书MDEA吸收塔顶“吸捕器”有困惑,请我们按照设计院MDEA吸收塔顶“吸捕器”询价书提供我们的技术方案解惑释疑。本技术贴即以此实际案例展开剖析讨论。

 

发表于 2021-1-12 12:13:21

 

 

 

Peterpaul彼得保罗
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      附图即为业主提供我方有关其1万吨/年硫磺回收装置MDEA吸收塔顶旋流“吸捕器”的询价文件摘选,以供大家知晓“吸捕器”的由来与含义。从附图资料可看到,与该MDEA吸收塔顶旋流“吸捕器”一同询价的设备,还有分液罐等。

 

发表于 2021-1-12 12:18:58

1-硫磺回收装置-分液罐及胺液回收器询价-旋流吸捕器.jpg
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     从该询价文件可以看到,该硫回收装置处理的气流,包含含硫干气、含硫低分气和硫磺尾气三类物流。以MDEA吸收塔为工艺节点来看,其气流入口管线前端设置有分液罐,其气流出口后端设置有胺液回收器,在询价文件上出现干气分液罐、干气胺液回收器、低分气分液罐、低分气胺液回收器等设备名称可佐证。应该还有其它相关设备,只是设计院将其放到其它询价包中。

 

发表于 2021-1-12 12:26:46

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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 12:42 编辑

      下图是设计院在询价文件中提供的尾气吸收塔顶旋流吸捕器基础工艺数据。从该文件可以看到,设计院只提供了MDEA吸收塔顶部气相工况数据,但缺少气相粘度数据和滴液液沫物化数据。显然,只有专业的动力学分离技术公司才有能力通过其精准动力学分离技术计算和设计系统平台从数据库调用补充完善这类数据后方可开展技术方案设计。否则,非专业公司只能凭经验、大概+估计甚至拍脑袋出技术方案。

 

发表于 2021-1-12 12:41:31

11-尾气吸收塔顶旋流吸捕器基础工艺数据.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:46 编辑

      缺少的物系物化数据,显然难不住专业的动力学分离技术公司。下图就是某专业动力学分离技术公司设计提供的旋流分离塔器在某项目现场运行图片。这种旋流分离塔器,通过精准动力学气液分离计算设计平台完成系统组态设计,用于从大流量气流中高效定量分离脱除液滴液沫和固体颗粒物。 其主要典型应用场合如下:
1、石油炼化行业催化加氢改质联合装置原料气加氢脱硫单元气液分离,如:重油催化加氢装置原料加氢脱硫处理单元干气旋流脱烃器、重油催化加氢装置原料加氢脱硫处理单元干气旋流分液罐、柴油加氢联合装置脱硫单元干气旋流脱烃器(冷高压分离器)、柴油加氢联合装置脱硫单元干气旋流分液罐、柴油加氢联合装置脱硫单元低分气旋流脱烃器、柴油加氢联合装置脱硫单元低分气旋流分液罐(旋流脱胺器)等。
2、高压超高压多级压缩机入口管线和出口管线气液分离,如:合成氨装置氨合成塔出口管线高压氨旋流气液分离器、尿素装置原料气CO2多级压缩机入口/级间/排放段气液旋流分离器、高压管输天然气升压站压缩机入口气旋流分离器等。
3、高压超高压蒸汽汽包蒸汽除沫分离,如:蒸汽透平机入口蒸汽旋流分离器、油田注汽锅炉汽包蒸汽旋流分离器、氧化还原反应器汽包蒸汽旋流分离器等。
4、天然气开采、场站处理及管输系统对高压高密度天然气进行凝析油、凝结水和固体颗粒物分离脱除如:井口天然气旋流气液分离器、高压管输天然气计量橇前置旋流分离器等。



 

发表于 2021-1-12 12:45:59

2-G54型旋流分离塔器.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2023-3-23 12:42 编辑

      附件即为我方依据上述询价文件记载的MDEA吸收塔顶旋流吸捕器工况数据,通过专业动力学分离技术计算和组态设计系统平台针对性完成的MDEA吸收塔顶旋流吸捕器《数图汇表》。从《数图汇表》可以看到,旋流吸捕器不仅包含旋流吸捕器本体,还包括与之匹配的抗虹吸降液系统,二者需要有效协同配合工作。

 

发表于 2021-1-12 13:00:57

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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:47 编辑

      旋流分离塔器,其核心在于旋流分离内件,而核心中的核心在于精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台,以及由此完成的不同内在结构决定性能的旋流分离内件及其规定的有效运行应用动力学条件。任何技术和设备,说其是“万能”一定是谎话、笑话,任何技术和设备一定有其高效发挥效能的动力学应用前提条件。具体来说,不同内在结构的旋流分离内件,包含轴流型和反射型两类。精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台,必须对应为旋流流态流型,不能用其它水平流型、或垂直流型去粗糙应对导致实际分离运行效率与技术方案相去甚远。因为不同流态流型的分离器,其分离机制是不一样的。

 

发表于 2021-1-12 13:11:24

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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:48 编辑

      旋流分离器,属于动力学分离器,利用流体在流道空间中旋转产生的矢量场(纯粹径向旋转就形成离心场,纯粹轴向旋转就形成超重力场,斜向旋转就是二者矢量合成后的矢量场),必须通过精准动力学分离计算和组态设计系统平台完成技术方案。
       为了获得高分离效率,则流体旋转具备的动能和动量必须满足较高只的下限阀值要求,否则,分离效率只能达到传统旋风分离器的效果。而流体具备较高值的动能和动量旋转,必然产生高压降。因此,旋流分离器的分离效率与运行压降成正相关性。要求旋流分离器在低运行压降下产生高分离效率,是违背动力学分离原理的,根本无法实现。因此,国外高效旋流分离器,都用在高工况压力、高动能动量且允许高运行压降的场合。而国内提出的所谓“低运行压降下产生高分离效率”,则是违背动力学分离原理的,是谬论。我们针对上述工况而通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台设计的国际上通用最先进的2”旋流分离内件组,其分离精度在5.08微米所对应的运行压降已经超过1000Pa。

 

发表于 2021-1-12 13:56:55

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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:49 编辑

      在MDEA吸收塔顶旋流吸捕器询价文件中,要求旋流分离器投标方提供专利技术文件。实际上,旋流分离器作为设备而言,专利技术也就针对组态结构而言;但是,在不同工况下的动力学分离器,一种组态结构的旋流分离器专利是无法有效锚定不同工况下的动力学分离效率要求的,而只有精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台才可以动态对应不同工况下的动力学分离效率要求。大家可以去查新国内外公开的专利技术中是否有精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台专利?没有哪家公司愿意把自己的精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台公开给全世界。因此,在如图询价文件中要求旋流分离器投标方提供专利技术文件,从技术本身角度而言,只能是佐证材料而已。

 

发表于 2021-1-12 14:06:40

4-硫磺回收装置-分液罐及胺液回收器询价-专利要求.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 14:14 编辑

       附图是我公司的反射流多因子旋流分离器专利摘录,这是应设计院询价文件要求而提供的,但作为一种微旋流分离器组态专利技术,也仅作为一种佐证公司在动力学分离技术领域的应用设备而已。

 

发表于 2021-1-12 14:12:31

4-1-多因子旋流分离器专利.jpg
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       正如6楼、9楼所说,高效旋流分离器,都用在高工况压力、高动能动量且允许高运行压降的场合。
       而反射流型旋流分离器,在相同工况前提下,其分离效率在旋流分离器中相对是最高的。流体从对置两切向入口自腰部进入旋流器沿微直径旋转下行,抵达底部强制分离重相携带质后并通过动量反射器,轻相流折返沿微直径旋转上行到达微芯导流管而释出。因此,反射流型旋流分离器在相同工况前提下获得高分离效率,但运行压降也是相对最高的。
       下图是反射流型旋流分离器图片摘录:

 

发表于 2021-1-12 14:27:35

52-G54R-1反射流型旋流分离内件组.jpg
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       而轴流型旋流分离器,在相同工况前提下,其运行压降在旋流分离器中相对是最低的,相应的其分离效率也相对是最低的。有的工况对分离效率要求不高,但对运行压降很在乎,并且流体运动方向也恰好适合轴流型旋流分离器。流体从轴流型旋流器一端进入,在高效导流结构作用下迅速沿微直径旋转前行,抵达腰部强制分离释放出重相携带质后,轻相流沿轴向前行到达微芯导流管而释出。因此,轴流型旋流分离器在相同工况前提下获得低运行压降,但分离效率也是相对最低的。下图是轴流型旋流分离器图片摘录:

 

发表于 2021-1-12 14:40:24

51-G54AX系列轴流型旋流分离内件组.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:52 编辑

      旋流分离器,或者称作旋流吸捕器,无论是相对高分离效率相对高运行压降的反射流型旋流分离器,还是相对低运行压降相对低分离效率的轴流型旋流分离器,其均属于旋流分离器,通过流体旋转产生矢量场而完成分离,都对工况稳定性要求苛刻,对工况波动变化十分敏感。
       若预估工况稳定性不佳、实际运行工况复杂多变,则不宜选择旋流分离器。而MDEA吸收塔流体实际工况往往不够稳定,工况复杂多变,本案设计方对其MDEA吸收塔流体实际工况复杂性是了解的,但其仍然选择旋流分离器,却在技术要求中明确“必须保证旋流管能够拆装,必要时能做堵管处理”这种理论上可行而实际上是可笑的规定(见附图)。
      同行们均知晓,MDEA吸收塔工况气流带压、气流易燃易爆有毒有害,即便实际运行中发现旋流分离器运行效率不佳,也只能干瞪眼。能够说拆就拆、说装就装、说堵管就堵管,究竟堵多少根管?我调阅不同设计院对不少柴油加氢装置循环氢MDEA脱硫吸收塔顶也采用旋流分离器的技术文件中也赫然写着“必须保证旋流管能够拆装,必要时能做堵管处理”技术要求。试问,一套百万吨级装置一旦投运,开停车一次成本有多高?能不负责任说停就停、说拆就拆、说装就装、说堵管就堵管?显然不现实。

 

发表于 2021-1-12 15:03:41

6-硫磺回收装置-分液罐及胺液回收器询价-分离效率及拆卸堵管要求.jpg
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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:53 编辑

      尤其是上附图中6.6要求“旋流管进口出口面积不小于管道出口面积”荒唐规定。须知:旋流分离器是动力学分离器,旋流管进出口面积必须通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台依据指定分离效率、指定运行压降以及动力学分离原理确定,而不是硬性要求“旋流管进口出口面积不小于管道出口面积”。

 

发表于 2021-1-12 15:11:25

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       从10楼附图5.4可知,该MDEA吸收塔顶旋流分离器运行压力仅为28kPa(表压),而在14楼附图6.4运行压降要求不得大于2kPa,工况运行压力接近常压,而要求运行压力又很低,为何偏偏一定要选择“旋流”分离内件呢?还害得业主装置在运行中做好“随时拆装、堵管”担惊受怕的心理准备?
       其实,在中低压波动工况下,选择“羽叶分离器”,远比“旋流分离器”具有显著的技术优势。羽叶分离器,无论在实际复杂多变工况适应性、操作弹性、分离效率及稳定性、运行压降、拆装便捷性等技术性能方面,都较旋流分离器具有不可比拟的优势。

 

发表于 2021-1-12 15:23:57

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       附件即为我方依据上述询价文件记载的MDEA吸收塔顶旋流吸捕器工况数据,通过专业动力学分离技术计算和组态设计系统平台针对性完成的MDEA吸收塔顶羽叶分离器《数图汇表》。

 

发表于 2021-1-12 15:25:21

7-NOVEL G50 SBANK L-G Separator in NB18-1-114.rar

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本帖最后由 luoli519 于 2021-1-12 15:56 编辑

      通过对比我方针对上述同一MDEA吸收塔顶分离器工况条件由精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台针对性完成的旋流吸捕器《数图汇表》和羽叶分离器《数图汇表》,会发现:
1、在上述同一工况下,旋流吸捕器:分离精度为5.08微米,运行压降0.16psig,内件组包含旋流管内件组+抗虹吸降液系统;
2、在上述同一工况下,羽叶分离器:分离精度为4.13微米,运行压降0.02psig,内件组包含精密羽叶分离内件组+预分配聚结内件组+在线清理内件组+抗虹吸降液系统;
3、羽叶分离器不仅在运行压降、分离效率上占有优势,而且其内件构成多出具有增强分离效率功能的预分配聚结内件组,以及在线清理内件组;不仅设置有MDEA补加系统,且即便在喷淋补加MDEA使气流带液远高于正常工况情形下,羽叶分离器仍然具有明显的分离效率和运行压降优势。

 

发表于 2021-1-12 15:40:26

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      关于羽叶分离器相对于旋流分离器在操作弹性及复杂多变工况适应性等更多技术信息,请搜索查看羽叶分离器、旋流分离器更多相关技术帖。欢迎同行们深入讨论。

 

发表于 2021-1-12 15:42:59

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学习了

 

发表于 2021-1-12 21:07:46

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