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氣液分離器采用的分離結(jié)構(gòu)很多,其分離方法也有:1、重力沉降;2、折流分離;3、離心力分離;4、絲網(wǎng)分離;5、超濾分離;6、填料分離等。[1]
分離原理
但綜合起來(lái)分離原理只有兩種:
一、利用組分質(zhì)量(重量)不同對(duì)混合物進(jìn)行分離(如分離方法1、2、3、6)。氣體與液體的密度不同,相同體積下氣體的質(zhì)量比液體的質(zhì)量小。
二、利用分散系粒子大小不同對(duì)混合物進(jìn)行分離(如分離方法4、5)。液體的分子聚集狀態(tài)與氣體的分子聚集狀態(tài)不同,氣體分子距離較遠(yuǎn),而液體分子距離要近得多,所以氣體粒子比液體粒子小些。
一、重力沉降
1、重力沉降的原理簡(jiǎn)述由于氣體與液體的密度不同,液體在與氣體一起流動(dòng)時(shí),液體會(huì)受到重力的作用,產(chǎn)生一個(gè)向下的速度,而氣體仍然朝著原來(lái)的方向流動(dòng),也就是說(shuō)液體與氣體在重力場(chǎng)中有分離的傾向,向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過(guò)排放管排出。
2、重力沉降的優(yōu)缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):1)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。2)設(shè)備制作簡(jiǎn)單。3)阻力小。
缺點(diǎn):1)分離效率zui低。2)設(shè)備體積龐大。3)占用空間多。
3、改進(jìn)重力沉降的改進(jìn)方法:1)設(shè)置內(nèi)件, 加入其它的分離方法。2)擴(kuò)大體積。
4、由于氣液混合物總是處在重力場(chǎng)中,所以重力沉降也廣泛存在。由于重力沉降固有的缺陷,使科研人員不得不開發(fā)更高效的氣液分離器,于是折流分離與離心分離就出現(xiàn)了。
2氣液分離器的特點(diǎn)
一個(gè)好的氣液分離器應(yīng)具有如下特點(diǎn): 一、分離效率高。
一)分離效率的現(xiàn)狀
從氣液分離器的要求來(lái)看,就要求其能將氣體與液體盡可能分離,經(jīng)過(guò)氣液分離器之后,液體就是液體,不含有氣體,而氣體就是氣體,不含有液體。當(dāng)然一個(gè)分離器實(shí)際上其分離效率不可能*,因種種原因?qū)嶋H的情況是根據(jù)不同分離要求來(lái)選擇氣液分離器。
1、分離要求比較低的,選擇重力沉降分離。
2、分離要求一般的,選擇普通的折流分離(擋板分離)或者普通的離心分離(旋流分離)。
3、要求較高的,選擇填料分離。
4、要求高的,選擇絲網(wǎng)分離。
5、要求很高的,選擇微孔過(guò)濾分離。
當(dāng)然這樣選擇也不是的,實(shí)際使用中氣液分離效率可能并不*符合上述順序。其原因以后說(shuō)明。
氣液分離器分離效率的選擇跟待分離的液體物性有關(guān),如果液體粘度大,分子間作用力強(qiáng),相對(duì)來(lái)說(shuō)容易分離一些,所以油水分離器一般分離極數(shù)比水分離器低。同樣的分離要求,較粘液體的分離器的分離方式在上述順序中可以降低一檔。但較粘的液體存在的嚴(yán)重問(wèn)題在于液體下流時(shí)間較長(zhǎng)。
二)提高氣液分離器的分離效率的好處
上面說(shuō)的是氣液分離器的現(xiàn)狀,那究竟這樣選擇是不是zui合理的呢?
1、凈化分離器。
凈化分離器的作用是將氣體中無(wú)用或有害的液體分離出來(lái),也就是說(shuō)分離效率越高,氣體中無(wú)用或有害的液體越小,帶來(lái)的好處越多:如果是無(wú)用的液體少了,也就是使凈化氣體的使用效率高了,也就是氣體的使用成本低了;如果是有害的液體少了,就不光是凈化氣體使用成本低了,而且是降低了液體的危害程度,用戶的運(yùn)行成本因此也明顯更降低了。典型的凈化分離器如:油水分離器。
油水分離器一般安裝在壓縮機(jī)的進(jìn)口或者出口。
如果安裝在進(jìn)口的油水分離器分離效率高,壓縮機(jī)的功效會(huì)提高,為什么呢?因?yàn)閴嚎s機(jī)可以做有用功和無(wú)用功,如果進(jìn)口氣體中間含有無(wú)用的油水越少,其有用功增加,其功效越高,那么從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,降低的運(yùn)行成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于提高油水分離效率所用的成本。
如果分離效率提高了1%,也就是壓縮機(jī)電耗減少了1%,而一般提高分離效率1%所用的成本只相當(dāng)于半年節(jié)省的電費(fèi)。
如果安裝在壓縮機(jī)出口,可以凈化輸往用戶的氣體,從而使用戶的運(yùn)行成本降低或者運(yùn)行更加安全平穩(wěn),也明顯比提高氣液分離效率所用成本劃得來(lái)。
2、工藝介質(zhì)分離器
工藝介質(zhì)分離器的作用是工藝介質(zhì)的氣液兩相分離,因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō),系統(tǒng)就是利用工藝介質(zhì)氣液兩相性質(zhì)不同來(lái)循環(huán)運(yùn)行的,如果氣液混合在一起,肯定會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率下降。典型的工藝介質(zhì)分離器如:制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器后氣液分離器。
制冷系統(tǒng)是利用制冷劑液體相變潛熱大來(lái)制冷的,工藝介質(zhì)在蒸發(fā)器吸收了大量的被冷卻物質(zhì)的熱量,從而由液相變成氣相,然后送往吸收器或壓縮機(jī),然后是發(fā)生器或冷凝器,又從氣相變成液相。
如果蒸發(fā)器后氣液分離器的分離效率提高了1%,蒸發(fā)器的冷卻效率也提高了1%,冷劑泵或壓縮機(jī)電耗減少了1%,發(fā)生器或冷凝器的效率也提高了1%,而一般提高分離效率1%所用的成本只相當(dāng)于壓縮機(jī)半年節(jié)省的電費(fèi)。
3、產(chǎn)品分離器
產(chǎn)品分離器的作用是把混合在原料氣中液態(tài)產(chǎn)品分離下來(lái),也就是說(shuō)液體沒(méi)分離下來(lái),產(chǎn)品就沒(méi)生產(chǎn)出來(lái)。典型的產(chǎn)品分離器如:合成氨系統(tǒng)中的氨分離器。
由于原料氣每次反應(yīng)不可能*,所以生成的氨和未反應(yīng)完的原料氣是混在一起的,經(jīng)過(guò)冷卻器后,大部分氣氨變成了液氨,經(jīng)過(guò)分離器后,原料氣經(jīng)壓縮機(jī)提壓后繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。
如果分離效率提高1%,氨產(chǎn)量提高了1%,壓縮機(jī)的電耗降低了1%,氨塔反應(yīng)的推動(dòng)力提高了1%,而一般提高分離效率1%所用的成本只相當(dāng)于壓縮機(jī)半年節(jié)省的電費(fèi)。
從上面的分析來(lái)看,提高氣液分離器的分離效率是很必要的,很經(jīng)濟(jì)的。
1、折流分離的原理簡(jiǎn)述
由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí),如果遇到阻擋,氣體會(huì)折流而走,而液體由于慣性,繼續(xù)有一個(gè)向前的速度,向前的液體附著在阻擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過(guò)排放管排出。
2、折流分離的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):1)分離效率比重力沉降高。2)體積比重力沉降減小很多,所以折流分離結(jié)構(gòu)可以用在(高)壓力容器內(nèi)。3)工作穩(wěn)定。缺點(diǎn):1)分離負(fù)荷范圍窄,超過(guò)氣液混合物規(guī)定流速后,分離效率急劇下降。2)阻力比重力沉降大。
3、改進(jìn) 從折流分離的原理來(lái)說(shuō),氣液混合物流速越快,其慣性越大,也就是說(shuō)氣液分離的傾向越大,應(yīng)該是分離效率越高,而實(shí)際情況卻恰恰相反,為什么呢?
究其原因:1)在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,說(shuō)明單位時(shí)間內(nèi)分離負(fù)荷越重,混合物在分離器內(nèi)停留的時(shí)間越短。2)氣體在折流的同時(shí)也推動(dòng)著已經(jīng)著壁的液體向著氣體流動(dòng)的方向流動(dòng),如果液體流到收集壁的邊緣時(shí)還沒(méi)有脫離氣體的這種推動(dòng)力,那么已經(jīng)著壁的液體將被氣體重新帶走。在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,氣體這種繼續(xù)推動(dòng)液體的力將越大,液體將會(huì)在更短的時(shí)間內(nèi)流到收集壁的邊緣,而液體流到底部需要的時(shí)間不變,也就是說(shuō)有更多已經(jīng)著壁的液體被帶走而沒(méi)有分離下來(lái)。3)液體沒(méi)有固定的形狀,容易碎化,在著壁的同時(shí),會(huì)產(chǎn)生更細(xì)的液滴重新返回氣相中,隨著流速的增大,液體收集壁的碰撞力越大,其碎化的傾向越大,而我們知道越細(xì)的液滴其慣性越小,越容易被氣體帶走。
原因分析清楚了,如何改進(jìn)呢?從上述分析可以看出,*點(diǎn)原因是沒(méi)有辦法解決的,只能從第二點(diǎn)、第三點(diǎn)原因著手。1)針對(duì)第二點(diǎn),如果對(duì)已經(jīng)著壁的液體進(jìn)阻擋,使其不能流到收集壁的邊緣,或者讓氣體和已經(jīng)著壁的液體分開,不產(chǎn)生或減弱推動(dòng)作用,折流分離器的分離效率將大大提高。2)針對(duì)第三點(diǎn),如果對(duì)鋼性收集壁進(jìn)行改造,使液滴著壁的碰撞力減小,那么折流分離器的分離效率也將大大提高。
3氣液分離器的原理
編輯
重力沉降的原理簡(jiǎn)述
由于氣體與液體的密度不同,液體在與氣體一起流動(dòng)時(shí),液體會(huì)受到重力的作用,產(chǎn)生一個(gè)向下的速度,而氣體仍然朝著原來(lái)的方向流動(dòng),也就是說(shuō)液體與氣體在重力場(chǎng)中有分離的傾向,向下的液體附著著在壁面上匯聚在一起通過(guò)排放管排出。
折流分離原理簡(jiǎn)述
由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí),如果遇到阻擋,氣體會(huì)折流而走,而液體由于慣性,繼續(xù)有一個(gè)向前的速度,向前的液體附著在獨(dú)擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過(guò)排放管排出。
離心分離原理簡(jiǎn)述
由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí),液體收到的離心力大于氣體,所以液體有離心分離的傾向,液體附著在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過(guò)排放管排出。
填充分離原理簡(jiǎn)述
由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動(dòng)時(shí),如果遇到阻擋,氣體會(huì)折流而走,而液體由于慣性,繼續(xù)游一個(gè)向前的速度,向前的液體附著在獨(dú)擋填料表面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過(guò)排放管排出。由于填料相對(duì)普通折流分類來(lái)說(shuō)具有大得多的阻擋手機(jī)壁面積,而且多次反復(fù)折流,液體很容易著壁,所以其分離效率有提高。
工作原理
飽和氣體在降溫或者加壓過(guò)程中,一部分可凝氣體組分會(huì)形成小液滴·隨氣體一起流動(dòng)。
氣液分離器作用就是處理含有少量凝液的氣體,實(shí)現(xiàn)凝液回收或者氣相凈化。
其結(jié)構(gòu)一般就是一個(gè)壓力容器,內(nèi)部有相關(guān)進(jìn)氣構(gòu)件、液滴捕集構(gòu)件。
一般氣體由上部出口,液相由下部收集。
汽液分離罐是利用絲網(wǎng)除沫,或折流擋板之類的內(nèi)部構(gòu)件,將氣體中夾帶的液體進(jìn)一步凝結(jié),排放,以去除液體的效果。
氣液分離器
基本原理是利用氣液比重不同,在一個(gè)突然擴(kuò)大的容器中,流速降低后,在主流體轉(zhuǎn)向的過(guò)程中,氣相中細(xì)微的液滴下沉而與氣體分離,或利用旋風(fēng)分離器,氣相中細(xì)微的液滴被進(jìn)口高速氣流甩到器壁上,碰撞后失去動(dòng)能而與轉(zhuǎn)向氣體分離。