Яндекс.Метрика

Технологии сепарации жидкость/газ

 Гравитационные сепараторы

В гравитационном сепараторе или выбивающем барабане, гравитационные силы управляют сепарацией. Чем меньше скорость газа и чем больше размер сосуда, тем более эффективная сепарация жидкость/газ. Из-за большого размера сосуда, необходимого для достижения осадка, гравитационные сепараторы редко проектируются, чтобы удалять капельки менее 300 мкм. Выбивающий барабан обычно используется для массивной сепарации или как скребок первой стадии. Выбивающий барабан также полезен, когда во внутренней части нужно поддерживать минимальные значения, как во вспомогательной системе, так и в обслуживании загрязнений.

 

Гравитационные сепараторы не рекомендуются как мощный источник удаления, если требуется высокая эффективность сепарации.

Центробежные сепараторы (центрифуги)

В центробежных сепараторах или циклонных сепараторах, центробежные силы могут действовать на аэрозоль с силой в несколько раз больше, чем гравитация. В общем, циклонные сепараторы используются для удаления аэрозоля больше, чем 100 мкм в диаметре, и должного размера центрифуга может иметь разумную эффективность удаления аэрозоля до 10 мкм. Эффективность удаления центрифуги очень низкая на частицы тумана меньше 10 мкм. Как центрифуги, так и выбивающие барабаны рекомендуются для восковых и коксовых веществ.

Каплеуловители

Механизм сепарации для прокладки каплеуловителя – инерционное столкновение. Обычно прокладки каплеуловителя, состоящие из волокна или вязанных петель, могут удалять капельки до 1-5 мкм, сосуд, состоящий из них, относительно большой, потому что они должны функционировать на низких скоростях, чтобы предотвратить повторное улавливание жидкости.

Фильтр-лопастные сепараторы

Лопастные сепараторы – это просто серии экранов или пластин внутри сосуда. Механизм, управляющий сепарацией – снова инерционное столкновение. Лопастные сепараторы чувствительны к массовой скорости для эффективности удаления, но обычно может функционировать на более высоких скоростях, чем каплеуловители, главным образом из-за того, что более эффективный жидкий дренаж уменьшает улавливание жидкости. Тем не менее, из-за относительно больших траекторий между плоскостями, образующими извилистую сеть, лопастной сепаратор может удалять только относительно большие по размеру капельки (10 мкм и выше). Часто лопастные сепараторы используются, чтобы модифицировать сосуды каплеуловителя, когда скорость газа превышает проектную скорость.

Коалесцеры жидкость/газ

Картриджи (фильтрующие элементы) коалесцера жидкость/газ комбинируют особенности как каплеуловителей, так и лопастных сепараторов, но обычно не устанавливаются для удаления большей части жидкости. В системах с большим количеством жидкости, коалесцер высокой эффективности обычно размещен вниз по течению выбивающего барабана или ударного сепаратора. Газ течет через очень тонкий тампон из связанных волокнистых материалов с оберткой на внешней поверхности, чтобы содействовать дренажу жидкости (смотрите Иллюстрацию 1 ниже). Картридж коалесцера может ловить капельки до 0.1 мкм. Когда должным образом спроектирован и имеет правильный размер, дренаж коалесцирующих (соединяющихся) капелек из волокнистого тампона допускает скорости газа намного большие, чем в случае прокладок каплеуловителя и лопастных сепараторов без улавливания жидкости или с увеличением перепада давления в агрегате.

Рисунок 2: Коалесцер (вид в сечении)

Coalescer Filter Cartridges — коалесцерные фильтрующие картриджи, Upper Sump — верхний отстойник, Clean Gas Outlet — выход чистого газа, Dirty/Wet Gas Inlet — вход грязного/влажного газа, Liquid Drain — дренаж жидкости, Lower Sump — нижний отстойник.

Таблица 1 подводит итоги каждой из этих технологий и предоставляет нормативы для надлежащего выбора. Удаление самых тонких аэрозолей из газов приводит к важным экономическим выгодам, выгодам надежности и обслуживания в компрессорных системах.

Таблица 1: Типы сепараторов жидкость/газ

Технология Размер удаляемой капельки
Гравитационный сепаратор До 300 мкм
Центробежный сепаратор До 8-10 мкм
Каплеуловитель До 10 мкм
Лопастной сепаратор До 10 мкм
Высоко эффективный коалесцер жидкость/газ До 0.1 мк


Формирование тонкого аэрозоля

Есть несколько разных способов, которыми очень тонкие жидкие аэрозоли могут попадать в газовый поток:

  • Конденсация насыщенного тумана
  • Атомизация (распыление) (эффект спрэя через ограничение потока)
  • Улавливание жидкости

Последние исследования распространения частиц аэрозоля в потоке природного газа идентифицировали, что определенные количества капелек ниже 5 мкм – норма, всякий раз, когда существуют клапаны воздушных заслонок или другие ограничения, или когда туман находится в своей точке росы. Измерения, показанные на Иллюстрации 2, были выполнены, чтобы определить концентрацию жидкого аэрозоля в потоке природного газа, взятого для проб вниз по течению из лопастных сепараторов (комбинация гравитационного фильтр-барьера и эквивалента прокладке каплеуловителя). Результаты показывают, что во многих случаях большие количества аэрозоля могут проходить через этот тип сепаратора, потому что капельки слишком маленькие, чтобы улавливаться этими устройствами сепарации. В результате коалесцер жидкость/газ был бы технологией для выбора всякий раз, когда высокие скорости восстановления необходимы для защиты оборудования, расположенного вниз по течению или чтобы восстановить ценные жидкие продукты.

Рисунок 3: Размеры аэрозоля.

Weight — вес, Particle Size -размер частицы, Condensation — конденсация, Atomization — атомизация, Entrainment — захват.

Перевод статьи Recent Develpments in Liquid/Gas Separation Technology, Pall Corp. Читайте также части этой статьи: Последние разработки в технологии сепарации жидкость/газ.