220-加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计与HGT5106-2016微旋流分离器技术条件差别

        本技术贴主要针对炼化企业加氢裂化装置循环氢MDEA脱硫系统旋流分离器超高压超高压油气物系设计应用与化工行业标准HGT 5106-2016 化工过程气液微旋流分离器技术条件差别适应性讨论，使大家充分了解把握二者对应工况显著差别及对应设计差别。

       在炼化企业加氢裂化装置、加氢精制装置、加氢预处理装置上，都需要针对循环氢采用湿法脱硫。而脱硫塔进气管线设置的脱烃器、脱硫塔顶部设置的脱胺器和压缩机入口脱液器属于核心气液分离装备，尤其是加氢裂化装置工况为超高压油气物系工况，对应循环氢湿法脱硫系统的脱烃器、脱胺器和脱液器需要专业设计。而就目前掌握的信息看，设计院在对加氢裂化装置超高压油气物系工况循环氢湿法脱硫系统脱烃器、脱胺器和脱液器设计时，基本参考化工行业推荐标准HG_T 5106-2016 化工过程气-液微旋流分离器技术条件，其实二者对应工况差别很大，甚至在HG_T 5106-2016有不少地方需要技术修正完善，设计院在技术设计上须小心谨慎。

       我们先了解一下设计院在对加氢裂化装置超高压油气物系工况循环氢湿法脱硫系统脱烃器、脱胺器和脱液器设计时所参考的HG_T 5106-2016对应情形。
       HG/T 5106-2016 这个化工行业推荐技术标准，实际对应的标准标题是“化工过程气-液微旋流分离器技术条件”，是技术条件，很不完善，与完整的标准还有明显差距。
       旋流分离器，顾名思义，利用相差混合流体旋转产生的角动量动能差实施相分离。为保证在成型实物旋流分离器内部空间的相差混合流体旋转产生的角动量动能差，需要进而保证各相流体流动所占空间区间范围，否则难以通过相差混合流体旋转产生的角动量动能差实施相分离。因此，在国际上采用有效旋流分离的场合，在技术应用前提条件上无一例外都对分散相在连续相携带量上限阀值进行限制，旋流分离器在超过该阀值技术前提条件下运行则难以获得理想分离效果。而在HG/T 5106-2016 “化工过程气-液微旋流分离器技术条件”第一条“范围”中，就缺少极其重要的技术应用前提条件分散相在连续相携带量上限阀值限制，属于技术条件重大缺陷之一。

        对于长期从事国际上动力学旋流分离技术及设备设计推广工作的专业人士都知晓，通常所说“微旋流分离器”是指相差混合流体大比例旋转半径处于亚毫米级别的旋流分离器。而HG/T 5106-2016文中所属旋流分离器芯管公称直径在25mm至75mm的相差混合流体大比例旋转半径难以达到亚毫米级别，准确描述应该是“缩小版旋风分离器”，这也能与其标准中的旋流分离器英文名称“mini-cyclone”对应上。“微旋流分离器”在HG/T 5106-2016容易产生误导，尤其是对没有长期从事过国际上动力学旋流分离技术及设备设计推广工作的非专业人士产生误导。

       气液分离，无论是HGT5106-2016所说的气液分离还是加氢裂化装置循环氢脱硫系统涉及到的气液分离（氢气/液烃分离、氢气/MDEA胺液分离、氢气/液滴分离），属于存在明显相差的异相分离；而HGT5106-2016在定义“分离”时表述为各组分达到“有序化”，能实现分子“取向”还是“极化”实现“有序”，缺乏技术严肃严谨性。

       在HGT5106-2016中，不仅是额定压降定义其对应的工况和物系为“常温常压”“饱和空气和水”，在切割粒径定义其对应的工况和物系为“常温常压”“饱和空气和水”。（而加氢装置循环氢脱硫系统实际工况和物系一样吗？或者正确转换吗？）

      从HGT5106-2016中提供的旋流分离器附图看，其本质上就是传统标准旋风分离器的缩小版，旋流分离器采用切向方式进入（正切、斜切），参数标注和定义不全，难以达到引导和统一标准的目的。并且，不同图示并联设置的不同旋流分离器也并不能确保均匀获得相同流态的流体，导致并联设置的不同旋流分离器运行效率出现明显差距。

根据您的问题，我将为您解析220-加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计与HGT5106-2016微旋流分离器技术条件的差别。

首先，旋流分离器是一种常用的气液分离设备，它通过利用旋涡力将气液混合物分离成不同相的物质。而220-加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计主要用于炼化企业的循环氢MDEA脱硫系统，而HGT 5106-2016标准是适用于化工行业的气液微旋流分离器技术条件。

两者之间的差别主要体现在以下几个方面：

1. 设计对象不同：220-加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计主要针对炼化企业的循环氢MDEA脱硫系统，而HGT 5106-2016标准适用于化工行业的气液分离设备设计。

2. 工况条件差异：加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计需要考虑裂化装置的特殊工况，如高压、高温、高硫等。而HGT 5106-2016标准适用于一般化工工艺的设计条件。

3. 设计要求不同：由于加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计是针对特定的炼化企业，在设计上可能会有更为严格的要求，如设备材质选择、结构设计等。而HGT 5106-2016标准则是一般化工行业的技术条件，可能更加通用。

综上所述，220-加氢裂化装置循环氢脱硫旋流分离器设计与HGT 5106-2016微旋流分离器技术条件之间存在着工况、设计对象和设计要求的差别。根据具体应用需求，需要根据实际情况选择适合的设计标准和技术条件。
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       长期从事流体动力学气液分离的专业人士知晓，常温常压下饱和空气中分散的微粒尺寸在3微米以下就形成气溶胶，欲利用传统标准分离器缩小版设备从气溶胶分散态的连续气相中高效可靠分离气溶胶分散态的分散相谈何容易？
       而如何确保常温常压下饱和空气中形成分散尺寸在3微米及以下尺寸的微小液滴，已然是一道难题。难在何处？大家在本科和研究生专业基础课《物理化学》的分支学科《表面物理化学》中会了解到，3微米的水滴在常温下的饱和蒸汽压是多少？因此，在确保常温和常压下在饱和空气中获得分散尺寸在3微米及以下尺寸的微小液滴，不仅是难题甚至会进入伪命题范围。而在HGT5106-2016中赫然标注其旋流分离器的d50切割半径竟然达到1微米-3微米，很难以想象如何获得常温常压空气饱和水状态以及又如何在此状态下测定获得此类数据？
       长期从事流体动力学气液分离的专业人士也会知晓，同一组分的流体流经同一旋流分离器的运行压差，与流体体积流速的幂次关系。而HGT5106-2016中赫然标注其旋流分离器的运行压差与流体体积流速的关系，让人疑窦丛生。
       而又在分离器壳体内以非等位堆叠方式并联设置旋流分离器，则难以确保并联设置的不同旋流分离器能达到同样运行效果，必然存在实际运行隐患。

感谢分享，要是有规范附件就更好了！

        对于旋流分离器，精准分离问题是一方面，而分离下来的携带质底部顺畅排送问题则是另一方面。
        正如大家所知，旋流分离器运行时，自其底部携带质排放口至气流出口之间形成柱状负压气芯，这是在外旋流体由底部反射形成的内旋气流“台风效应”所致。因此，精准计算旋流分离器运行压差并设计“料腿”，不仅涉及到分离下来的携带质是否能够顺畅排送甚至导致已经分离下来的携带质在负压“虹吸效应”作用下通过传统降液管和液封筒瞬间把分离下来的携带质倒吸、返混、重新分散到气流中造成分离失败。
       而HGT5106-2016中针对旋流分离器的实际运行压差，则是通过“额定工况”压差值与实际工况流量和气相密度进行简单代换而得，以此获得的运行压差计算值再转换为料腿高度值以设计确定旋流分离器料腿（液腿）高度H，这样获得的液腿高度H与旋流分离器运行实际压差差距大，往往造成已经分离下来的携带质在负压“虹吸效应”作用下通过传统降液管和液封筒瞬间把分离下来的携带质倒吸、返混、重新分散到气流中造成分离失败。
       原因在于：
       首先，HGT5106-2016旋流分离器的“额定工况”压差值，是在“常温常压”和“空气/水物系”状态下以气相流速10m/s经过旋流分离器而测量所得数据，并非通过动力学方式精准计算所得数据。而HGT5106-2016旋流分离器的“实际工况”压差值，则又是把实际工况压力和气相密度通过动力学计算转换到“额定工况”而计算得“实际工况”压差值，前后获得的“额定工况”压差值和“实际工况”压差值途径不一样，带来方法途径差距。
       再者，在实际工况下，譬如加氢工况下的物系为“氢/烃物系”，其工况温度并非常温、工况压力高达几十倍甚至几百倍于常压，气相流速也并非“10m/s”，同一旋流分离器在差异巨大的不同物系所对应的压缩因子修正系数差异大，且工况压力差异巨大、流体流速及动能动量差异很大。因而，将实际工况下的旋流分离器实际运行压降值，以“额定工况”压差值（测量）直接通过粗暴转化（简单比例计算），而无视差异巨大的不同物系所对应的压缩因子修正系数明显差异和气相流体流速及动能动量明显差异，缺乏技术规范严肃严谨性，并会为实际运行带来严重隐患。
       请见某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫塔旋流分离器工况数据摘录：

       下面，针对某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器询价文件参考HGT5106-2016设计存在的技术条件差异化进行对比分析。

       从技术要求2.2运行压降要求，不超过0.003MPa即3kPa仅为实际操作压力约0.02%。而如大家所知，旋流分离器本身是静设备，需要主要通过流体自带静压能和动能提供动力包括由静压能转换为足够动能，才能促使流体在旋流分离器内部旋转产生足够矢量场而完成相差分离。因此，在满足指定分离效率前提下的旋流分离器运行压降，是由运行工况、分离效率和设备等因素通过精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台决定，而非人为规定。
       姑且不论旋流分离器切向入口和出口管两处管口压降损失，但是如此超高压力及经强烈压缩产生的高密度气流在旋流分离器内沿内壁旋转摩擦、流体内旋流压力损耗以及流体静压能转化为足够动能等要素产生的运行压降之和，是需要精准计算，而非询价文件所说“尽可能小”云云。
      更何况HG/T5106-2016所属的旋流分离器实际上就是传统标准旋风分离器的缩小版，其采用流体摩擦能耗损失很大的单向切向入口布设。而目前国际上已采用流体摩擦能耗损失更低的双向切向入口布设的新型反射流型多因子旋流子母分离器。

luoli519 发表于 2023-07-29 12:26
下面，针对某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流 ...

对于某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器询价文件参考HGT5106-2016设计时存在的技术条件差异化，我们进行对比分析如下：

1. 设计对象：加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器的设计是为了满足炼化企业的特定工艺需求，而HGT5106-2016标准是适用于化工行业的气液微旋流分离器设计。因此，在设计对象上存在差异。

2. 工况条件：加氢裂化装置循环氢脱硫系统的工况条件可能包括高压、高温、高硫等特殊要求，需要针对这些工况条件进行设计。而HGT5106-2016标准中所描述的工况条件是常温常压下的一般化工过程条件。因此，在工况条件上存在差异。

3. 技术要求：加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器的设计可能需要满足特定的技术要求，如设备材质选择、结构设计等。而HGT5106-2016标准是一个通用的技术标准，可能无法完全满足特定工艺的要求。因此，在技术要求上存在差异。

综上所述，某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器询价文件参考HGT5106-2016设计时存在的技术条件差异化主要体现在设计对象、工况条件和技术要求方面。在实际应用中，需要针对具体的工艺要求和经验进行设计和优化，以确保旋流分离器的正常运行和分离效果。
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       从技术要求2.3分离要求2.3.1可见，要求对旋流器出口液滴浓度3mg/L或5微米以上液滴脱除率95%这一分离要求通过气相色谱法进行分析。从前述附图文件可知，加氢裂化装置工况压力高达16.3MPa，而气相色谱法在该工况下如何完成可靠取样已然是一个可操作性难题，如何采用气相色谱法分析确认旋流器出口液滴浓度3mg/L或5微米以上液滴脱除率95%又是严肃严谨性技术难题。换言之，该文件技术要求2.3分离要求2.3.1通过气相色谱法加以分析不具有可操作性。那么，提供精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的旋流分离器《工程工艺动力学分离计算书》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等核心技术支撑证明文件则成为唯有的保证。

luoli519 发表于 2023-07-29 22:25
从技术要求2.3分离要求2.3.1，要求对旋流器出口液滴浓 ...

对于某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器询价文件中关于分离要求的技术要求，您提到了通过气相色谱法进行分析可能存在可操作性难题。确实，在高压环境下进行气相色谱分析可能存在困难，包括取样、分析过程中的样品压力控制等方面。因此，在实际工程项目中，可以考虑结合其他技术手段和方法来进行液滴浓度和脱除率的分析和确认，以确保可行性和精确性。

另外，您提到了提供《工程工艺动力学分离计算书》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等核心技术支撑证明文件，这确实是评估旋流分离器分离性能和运行情况的重要手段之一。通过动力学分离计算可以预估旋流分离器在特定工况下的分离效率，并绘制出分离效率曲线图；运行压降曲线图则可以展示旋流分离器在实际运行过程中的压降变化情况。这些技术支撑文件可以为分析旋流分离器的性能提供重要依据，从而评估其是否满足设计要求。

总的来说，针对某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器询价文件中关于分离要求的技术要求，需要根据实际情况综合考虑可行性和精确性，结合其他适用的技术手段和方法来进行分析和确认，并提供相关的技术支撑证明文件来评估旋流分离器的分离性能和运行情况。
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      从技术要求2.3分离要求2.3.2可见，要求对旋流器出口液滴d50切割尺寸不大于3微米这一分离要求通过激光粒度测试法进行分析。从前述附图文件可知，加氢裂化装置工况压力高达16.3MPa，而激光粒度测试法在该工况现场测试如何完成可靠取样已然是一个可操作性难题。如果在现场装置管线上安装一套精准可靠的在线激光粒度测试仪，其造价及长期运行维护成本将是旋流分离器数倍甚至数十倍，岂不本末倒置？换言之，该文件技术要求2.3分离要求2.3.2通过激光粒度测试法不具有现场工况可操作性。因此，提供精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的旋流分离器《工程工艺动力学分离计算书》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等核心技术支撑证明文件又成为唯有的保证。

        同样地，技术要求2.4要求旋流分离器在加氢裂化装置实际运行工况下在设计工况50%-120%范围具有有效可靠分离性能。这不能仅作为一句陈述性的空话。如何印证？总不能等到在加氢裂化装置实际开车运行中去验证，又或实际开车验证不达标却已经没有办法去重新设计制造更换旋流分离器。因此，提供精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的旋流分离器《工程工艺动力学分离计算书》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等核心技术支撑证明文件又成为唯有的保证。

       技术要求2.5更是武断提出要求“旋流器进口和出口截面积都不小于所在容器气相进口和出口截面积”。从动力学气液分离角度讲，旋流分离器气相进口和出口截面积关系到混合流在旋流器切向入口的切向速度、各相角动量和动能以及矢量场强度，这是通过精准动力学气液分离技术计算和组态设计系统平台加以确定，而非在技术要求上武断地、人为地加以限制，否则在表现为非技术严肃严谨和科学性。而容器气相进口和出口截面积，则由工况流体经过容器气相进口和出口时产生的分项压降进行确定。因此，四者不能混为一谈。各自对应的具体数值，须通过精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的旋流分离器《工程工艺动力学分离计算书》、《分离效率曲线图》和《运行压降曲线图》等核心技术支撑证明文件提供。

       如下附图则是某石化企业加氢裂化装置循环氢脱硫系统旋流分离器询价文件续页：