188-合成气乙二醇项目酯化塔系顶部气液分离采用羽叶分离除雾器技术升级改造方案

      本技术贴主要针对合成气/荒煤气合成乙二醇项目各塔器尤其是酯化塔系顶部气液分离低效问题而采用羽叶分离除雾器进行技术升级改造方案，进行深入剖析讨论。

      正如大家所知，在石油炼化、煤化工、化肥、精细化工、天然气处理、制药、环保等行业都会采用各种塔系。而塔器顶部气液分离不佳，会导致塔内过量液体被气流带出塔系，不仅造成液料逃逸跑损，还会对下游工序正常运行带来麻烦。
      本帖以经手的荒煤气/合成气乙二醇项目酯化塔顶部气液分离改造实际案例为基础，与大家一起讨论。而我们更擅长于对原有耐压受限旧装置塔器无损完成羽叶分离内件组专业升级改造，以满足业主不允许对原有塔器内壁现场动焊安全要求。

      合成气乙二醇项目，目前基本上按照20万吨/年一套生产线系列进行设计建设。我方经手采用羽叶分离除雾器进行技术升级改造的原有酯化塔，是双生产系列四套塔系，塔径4500mm，S30403材质。原来早期的酯化塔顶部，采用纯粹重力沉降气液分离，没有设置任何气液分离内件，导致塔内液料跑损严重。后来，业主采用丝网除沫器，但由于实际运行工况较大，丝网除沫器运行压降高，经常出现“液泛”“液涌”，多次把丝网内件连同押梁一并顶翻挪位，频繁停车检维复位，运行很不顺畅，逐渐听之任之。

       客户提供的运行工况条件数据如下：
1、运行温度：35℃；
2、运行压力：0.5MPaG；
3、气相流量：182480Nm^3/h;
4、气相粘度：0.014cp；
5、气相密度：8.36kg/m^3;
6、气相分子量：34.5；
7、带液量：18.3m^3/h;
8、液沫表观密度：770.5kg/m^3;
9、液沫表面张力：21.0dyne/cm。

      客户要求：
1、从气流中99.9%分离脱除10微米及以上尺寸液滴液沫；
2、运行压降不超过2kPa；
3、羽叶分离除雾器内件安装最好不与酯化塔内壁动焊，如果内件方对酯化塔动焊则负责现场热处理。

      我们依据客户提供的酯化塔顶部实际工况运行参数，通过NOVEL精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台，针对性完成的羽叶分离除雾器主要组成信息如下：
一、羽叶分离除雾器主要组成：
1.1 预分配聚结器，型号：G50D4500/12-V，材质S30403;
1.2 羽叶分离精密内件组，型号：G50-D BANK-240/1000-V，材质S30403;
1.3 抗“虹吸短路”新型降液系统内件组，型号： G50LD12P-V，材质S30403。
二、羽叶分离除雾器尺寸：ID4500mm*TL/TL 495mm。
三、免焊撬装。

        上述羽叶分离除雾器对应的性能参数如下：
（1）、基准设计工况气相流量：182480 Nm^3/h；
（2）、基准设计工况温度：35℃；
（3）、基准设计工况操作压力：0.50MPaG；
（4）、操作弹性：至少15%-130% ，可达140%；
（5）、分离效率：99.9%脱除4.70及以上尺寸液沫@OT. 35℃ & OP. 0.50MPaG & 182480 Nm^3/h；
（6）、最高运行压降：0.82kPa @ OT. 35℃ & OP. 0.50MPaG & 182480 Nm^3/h;
（7）、最大运行噪声强度：25.24db@ OT. 35℃ & OP. 0.50MPaG & 182480 Nm^3/h。

     我们对羽叶分离除雾器各部件作如下介绍：
     第一部分：预分配聚结内件组。
     从国内外动力学分离技术内件近几十年设计应用实例看，由于分离内件组无论以何种组态形式布置在分离器壳体内，分离内件工作面在分离器径向和轴向均存在明显空间尺寸差距（非对称均一性）而导致气流进入分离内件工作面的流速、动量、动能和流型流态均存在明显差别，因而在技术上要求采用“预分配+精分离”两类内件组合设计使用。尤其对于尺寸较大、气流体积流量大而气液分离要求高的分离器而言更甚。按照国际上动力学气液分离器设计惯例，在技术上要求采用“预分配+精分离”两类内件组合设计使用，即把预分配内件组紧密连接在精密分离内件组表面，即在精密分离内件组前端设置预分配聚结内件组。
      该预分配聚结内件组的主要作用是：
      一、壳体内侧上部气流先进入预分配内件进一步对气流流速、动量、动能精细分配和流态流行调整均一化，确保气流进入下游精密分离内件组前满足其高效稳定运行的动力学条件，再进入后续精密分离内件组以确保高效稳定气液分离目的。
       二、协同下游精密分离内件组对气流携带的微小液沫进行预聚结尺寸增大，使下游精密分离内件组更多脱除气流残液量，实现单独靠下游精密内件组难以达到的分离深度。
       三、在特殊工况下，可拦截高速气流携带的高动能、高表面硬度的锐状颗粒物（比如，催化剂破碎颗粒物、铁屑等）防犯其对精密分离内件组造成频繁冲蚀而缩短寿命甚至受损，对下游精密分离内件组具有低成本保护作用。本报价方案中的预分配聚结内件组，采用集装模块化可装卸设计制造，便于用户依据实际情况灵活便捷随时卸装。

     第二部分：羽叶分离精密内件组。
     采用专有技术设计和特殊组态配置型式，相对于常规组态结构，其对气流中携带的液滴液沫、尤其是高速气流携带的液滴液沫具有更高的捕集能力，确保羽叶分离精密内件组能对气液分离效率高、液滴残留量更低、抗堵塞性能更佳、运行更稳定、上限操作弹性空间更大。
      本方案中的羽叶分离精密内件组，采用撬装设计制造和安装，其显著技术优势在于：
       一、确保植入分离器壳体内的羽叶分离内件模块与NOVEL工厂出厂测试时完全一样的组态结构尺寸和性能状态，避免零散内件在现场散件组装后因现场不具备整体检测条件，无法确认内件组态结构缺陷及性能损失而埋下性能隐患。
      二、更能实现便捷装卸，其作业时间通常只有传统叶片分离内件组在壳体内散装耗时约1/4，**减轻现场施工强度和难度，更大幅提升安装进度，深得业主和现场施工人员认可。该羽叶分离精密内件组，是塔器顶部气液分离除沫必选设置。

       第三部分：抗“虹吸短路”新型降液总成。
       气液分离器均需要设置降液系统，以把分离下来的液体通过独立通道进行输送，避免气液二次反混携带。
      传统的气液分离器，采用简易的降液管插入液封筒结构。由于分离器设备尺寸定型后，降液管和液封筒的长度已经固定下来。但是，实际运行工况下，由于气流实际过流体积波动性增大，导致分离内件实际运行压降超过运行上限、甚至分离内件发生局部堵塞而压降飙升，分离内件组后端压力明显低于分离内件入口端压力，此时液体在压差作用下反向压入降液管并连续进入到分离内件组后端形成“虹吸短路”现象，进而导致分离器出口气流带液严重而远远超过工艺允许上限。尤其对于压缩机入口分离器降液管系产生“虹吸短路”，使气流瞬间严重带液，对压缩机带来灾难。
      本方案中真正高效气液分离器，则采用抗“虹吸短路”技术的新型降液总成，即便气流实际过流体积大幅增加、实际运行压降远远超过运行上限数十千帕、甚至连分离内件出现局部堵塞性压降飙升，也不会出现“虹吸短路”现象，从而完美技术升级解决简易降液管+液封筒结构问题。该抗“虹吸短路”新型降液总成是压缩机入口分离器必选设置。

      本技术方案中的羽叶分离除雾器内件组（预分配聚结内件组+羽叶分离精密内件组+抗“虹吸短路”新型降液系统），属于国际上综合性价比领先的专利技术内件组，其性能先进性和可靠性特点如下：
一、设计处理能力大，操作弹性范围宽达15%~130% ，优于常规分离器操作范围50%-110%要求。 这是国际同行在同类技术中最高级别技术水准。
二、分离效率高精准。 在正常设计工况下，对直径4.7微米及以上尺寸液滴分离效率达99.9%， 优于业主对直径10微米及以上尺寸液滴分离效率达99.9% 要求。
三、整体运行压降低。 在正常设计工况下，整体运行压降优于业主运行压降要求。
四、运行工噪低。在正常设计工况下，分离器整体运行噪声不超过工业允许噪声值50%，远远低于工矿运行设备噪声指标要求。这是国际同行中只有极少数专业动力学分离技术公司具备分离内件噪声计算和设计能力。
五、抗“虹吸短路”显著技术优势。本技术方案中采用NOVEL专有抗“虹吸短路”技术新型降液总成，能防犯多工况复杂环境下因分离器实际运行压降飙升引发的液相“虹吸短路”导致气流瞬间带液对下游管线和压缩设备带来的灾难。该抗“虹吸短路”新型降液总成是压缩机入口分离器必选设置，也是NOVEL在国际上专有技术。

      我们还针对业主工况条件，向业主提供了由NOVEL公司专业精准动力学分离计算和组态设计系统平台完成的各分离器对应的《组态结构图及性能参数表》、《动力学气液分离计算书》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等完整的核心技术支撑文件。
      非专业动力学分离技术公司是难以完整、准确提供上述四大核心技术支撑文件，从而证明NOVEL公司在动力学分离技术先进性、可靠性和专业性实力。
      尤其对于中高压工况下、易燃易爆、有毒有害介质设备无焊撬装，更是需要专业动力学分离技术公司来完成。

      需要特别提醒的是：
      气液分离器，属于动力学气液分离精准技术，气流携带的液滴液沫在穿过分离内件过程中会发生拉长变细，当液滴液沫穿过内件后，其外形当量尺寸因流体突然降速并在表面张力作用下恢复长大为原来尺寸。
       因此，气液分离场合，不同于气固、液固分离场合。在气固、液固分离场合中，采用丝网、滤芯等简易“孔格”阻挡拦截式分离技术从流体中过滤脱除固体颗粒物携带质时，其微粒当量尺寸在分离过程中基本不发生变化。而气液分离场合中，液滴液沫的当量尺寸在分离过程中会发生拉长变细，当液滴液沫穿过内件后，其外形当量尺寸因流体突然降速并在表面张力作用下恢复长大为原来尺寸。
       因此，气液分离器，必须由专业的动力学分离技术公司通过精准动力学分离技术设计平台准确设计、正确组态完成，才能在实际运行中发挥高效可靠的分离性能。

      国际上对于气液分离技术设备高效与否的判别公式如下：

高效动力学气液分离器=国际精准动力学气液分离系统平台设计+正确组态型式+高效内部流道结构的内件！

      三者缺一不可！前二者是前提和基础。否则，哪怕是黄金打制的内件，未经过国际精准动力学气液分离系统平台设计和正确组态，也根本不可能发挥高效气液分离功效！

      本技术方案所采用的羽叶分离除雾器，不仅能高效实现对合成气乙二醇项目酯化塔系气液分离升级改造，也能实现其它塔系中需要高效气液分离节点完成技术升级。请参照如下附图资料所述石油炼化、煤化工、化肥、制药、环保等行业应用情况使用。

      关于羽叶分离除雾器用于诸如合成气乙二醇项目酯化塔系技术升级改造更多技术信息，请关注诺卫公司分离技术专网并向诺卫北京公司寻求技术支持帮助。

      关于某工艺包合成气制乙二醇装置（CTEG）循环气专用羽叶分离器设计，请进入海川化工论坛链接https://bbs.hcbbs.com/thread-1882232-1-1.html参与讨论。