含碰撞式分离元件塔结构优化及水力性能研究

王念榕 胡大鹏 骆成松 张 哲 于 洋 赵国安 巨 龙 文韵豪

1. 中国石油天然气股份有限公司规划总院, 北京 100083; 2. 大连理工大学化工学院, 辽宁 大连 116023; 3. 中国石油天然气股份有限公司浙江油田分公司, 浙江 杭州 310023

0 前言

气液分离技术广泛用于塔设备中,为了获得大通量、高传质及高分离效率的塔设备[1-17],可采用气液分离元件处理雾沫夹带问题以提高塔设备处理量,因此寻求高效、安全、经济、稳定而且适用于塔设备的气液分离元件，成为塔设备发展的重要趋势。

从现有研究文献来看,碰撞式气液分离元件分离机理实际上可归结为惯性碰撞[18-19]与离心分离[20-21]两种机理的综合作用。阻挡件的结构形式会改变绕流撞击式分离元件的分离效率及压降,进而影响分离性能。如Ogawa A[22]给出了一种角钢式的分离装置(与角钢结构相似),其分离效率较优,压降较小。Smith Jr J L等人[23]设计出U型槽钢惯性分离元件,该分离元件具有结构简单,易于布置,效率高等优点。但以上两种结构不能直接用于塔设备,需要研究设计出适用于塔设备的新型碰撞式气液分离元件。

本文提出一种半圆型碰撞式气液分离元件,并通过数值方法计算出性能最优时的结构参数,在此基础上搭建实验平台,对其水力学性能进行相关研究。在实际生产中,该研究成果可运用于分离效率估算、气液分离元件结构尺寸确定等方面,进而为大通量的塔设备设计提供理论依据。

1 半圆型碰撞式分离元件

1.1 结构设计

针对国内外对于碰撞结构的了解分析可知,常见碰撞式气液分离元件结构为U型槽钢和角钢,由于其结构简单,易于布置,能提高分离效率,降低阻力损失,因此应用广泛。……