Τι είναι ένας διαχωριστής συσσωρευτικού αερίου: Μηχανισμός, σχεδιασμός και εφαρμογές

Τι είναι ένας διαχωριστής συσσωρευτικού αερίου: Μηχανισμός, σχεδιασμός και εφαρμογές

Απαντώντας στην βασική ερώτηση:Τι είναι ένας διαχωριστής συγχώνευσης αερίων;A gas coalescing separator is a two-stage vessel that removes very fine liquid aerosol from gas by first merging the tiny droplets into larger ones and then separating the enlarged droplets by gravity or by a vane packΣτο πρώτο στάδιο, το αέριο περνά μέσα από ένα στρώμα λεπτών ινώδων συσσωρευτικών στοιχείων, όπου σταγονίδια 0,1 έως 1 μικρομέτρου συλλαμβάνονται με άμεση υποκλοπή.αδρανειακή πρόσκρουση και διαρροή ΜπράουνΣτο δεύτερο στάδιο, ένα πακέτο φτερών ή ένα πακέτο με δίχτυ αφαιρεί αυτές τις διευρυμένες σταγόνες, συνήθως 10-40 μικρομέτρων,πριν μπορέσουν να εκπαιδευτούν ξανά.Ο συνδυασμός επιτυγχάνει απομάκρυνση μέχρι 0,3-1 μικρομέτρων με αποτελεσματικότητα έως 99,98%,η οποία είναι μια τάξη μεγέθους λεπτότερη από ένα συμβατικό πλέγμα pad scrubber και είναι αυτό που κάνει τη συσκευή την τυποποιημένη επιλογή άνω από τα μοριακά σίτα, επαγγελλόμενοι γλυκόλης, μονάδες αμινών και φορολογικοί μετρητές.

1Πώς λειτουργεί η συγκέντρωση και γιατί χρειάζονται δύο στάδια

Η φυσική είναι αντιφατική: η συσκευή δεν φιλτράρει το υγρό έξω, κάνει το υγρό μεγαλύτερο και μετά το διαχωρίζει:

• Οι τρεις μηχανισμοί σύλληψης:Μια λεπτή ίνα συλλαμβάνει μια σταγόνα με έναν από τους τρεις μηχανισμούς που εξαρτώνται από το μέγεθός της.Έχοντας περισσότερη αδράνειαΗ άμεση παρακολούθηση κυριαρχεί γύρω στα 0,1-1 μικρομέτρα: η σταγόνα ακολουθεί την οροσειρά, αλλά η οροσειρά περνά εντός ακτίνας μιας σταγόνας από τη ίνα,Έτσι η σταγόνα αγγίζει και προσκολλάταιΗ διάχυση του Μπράουν κυριαρχεί κάτω από 0,1 μικρομέτρα: η τυχαία μοριακή κίνηση οδηγεί την σταγόνα στη ίνα.είναι συνήθως γύρω στο 0Η διάμετρος των ινών, η πυκνότητα συσκευασίας και η ταχύτητα του αερίου μετατοπίζουν την ισορροπία.και το στοιχείο είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε οι τρεις μηχανισμοί μαζί να δίνουν μια υψηλή πιθανότητα σύλληψης σε ολόκληρο το εύρος.
• Συγκέντρωση και αποχέτευση:Η συλλογή από μόνη της είναι άχρηστη αν δεν αφαιρεθεί το συλλεγμένο υγρό, και εδώ είναι που το σχεδιασμό του στοιχείου έχει σημασία.αυξάνεται μέχρι η βαρύτητα και η αντίσταση του αερίου να τους αναγκάσει να κινηθούν κατά μήκος της ινών και στη συνέχεια να απορροφήσουν προς τα κάτω σε μια ζώνη συλλογής στο κάτω μέρος του στοιχείουΤο μέσο πρέπει, επομένως, να είναι και βρεγμένο από το υγρό, έτσι ώστε οι σταγόνες να εξαπλώνονται και να συγχωνεύονται αντί να σφραγίζονται και να μπλοκάρουν τους πόρους,και αρκετά ανοιχτό ώστε το συσσωρευμένο υγρό να μην πλημμυρίσει το στοιχείοΗ ισορροπία αυτή είναι η αιτία για την οποία ένας συγκολλητής είναι ειδικός για υγρό: ένα στοιχείο βελτιστοποιημένο για υγρό υδρογονανθράκων έχει κακές επιδόσεις με νερό και αντίστροφα.και γιατί ένα ρεύμα που μεταφέρει και τα δύο χρειάζεται είτε μια διάταξη δύο σταδίων είτε ένα μέσο γενικής χρήσης με συμβιβασμό απόδοσης.
• Γιατί είναι απαραίτητο ένα δεύτερο στάδιο:Καθώς οι σταγόνες εγκαταλείπουν το συσσωρευόμενο στοιχείο είναι μεγάλες αλλά αργές και, κρίσιμα, βρίσκονται στο σημείο της μέγιστης ταχύτητας του αερίου επειδή τα στοιχεία καταλαμβάνουν μέρος της περιοχής ροής.Αν δεν συλληφθούν αμέσωςΤο δεύτερο στάδιο είναι η απομάκρυνση του αέρος από το αέριο.ένα πακέτο φτερών ή ένα πακέτο ματιών, παρέχει μια ζώνη χαμηλής ταχύτητας όπου οι διευρυμένες σταγόνες διαχωρίζονται από τη βαρύτητα και την πρόσκρουση και απορροφούνται στο σωλήνα.Αυτή η γεωμετρία δύο σταδίων είναι το καθοριστικό χαρακτηριστικό ενός διαχωριστή φίλτρου και ο λόγος που είναι περισσότερο από ένα φίλτροΤο πρώτο στάδιο αλλάζει την κατανομή του μεγέθους των σταγονιδίων, το δεύτερο το διαχωρισμό.
• Περιορισμοί επανασύνδεσης και ταχύτητας:Αν η ταχύτητα του αερίου στην επιφάνεια του υγρού στο σωλήνα είναι πολύ υψηλή, οι σταγόνες ξεριζώνονται από την επιφάνεια και εκτελούνται.αν η ταχύτητα μέσω των στοιχείων είναι πολύ υψηλήΗ ατμόσφαιρα του αερίου είναι η μεγαλύτερη από την ατμόσφαιρα του υλικού.Αυτός είναι ο λόγος που οι διαχωριστές συγχώνευσης είναι γενναιόδωρα μεγέθους σε σχέση με την απόδοσή τους και γιατί το turndown έχει σημασία όσο και η ροή σχεδιασμούΣε πολύ χαμηλή ροή, ο διαχωριστής είναι ασφαλής από την επανεισφορά, αλλά οι μηχανισμοί αποδυναμώνουν, έτσι ώστε να καθορίζεται ένα αποτελεσματικό παράθυρο λειτουργίας, συνήθως 40-120% του σχεδιασμού, αντί για ένα ενιαίο μέγιστο.

2Εφαρμογές και πρακτική λειτουργίας

Τέσσερις εφαρμογές αντιπροσωπεύουν τις περισσότερες εγκαταστάσεις, και κάθε μία έχει έναν συγκεκριμένο λόγο για την επιλογή της συγχώνευσης έναντι του συμβατικού διαχωρισμού:

• Πάνω από την αφυδάτωση του μοριακού σίτου:Η κλασική εφαρμογή είναι αυτή όπου η συνέπεια της αποτυχίας είναι πιο δαπανηρή.αλλά ο υγρός υδρογονάνθρακας που εισέρχεται στο στρώμα απορροφάται στους πόρους και δεν αφαιρείται κατά την αναγέννηση· αποκλείει προοδευτικά την ικανότητα απορρόφησης και κατά τη διάρκεια του σταδίου θερμικής αναγέννησης μπορεί να σπάσει και να κοκαΐσει, προκαλώντας μόνιμη βλάβη στο απορροφητικό.επειδή προκαλεί την κατάρρευση του συνδετήρα στα σφαιρίδια του φίλτρου.Επομένως, εγκαθίσταται ένα διαχωριστικό συγχώνευσης αμέσως ανωτέρω, απομακρύνοντας τα αερολύματα σε 0,3-1 μικρομέτρο,Και η διαφορική πίεση σε όλη την περιοχή είναι ανησυχητική επειδή η βλάβη του στοιχείου εδώ δεν είναι ένα ασήμαντο γεγονός αλλά μια αντικατάσταση κρεβατιού που κοστίζει εβδομάδες απενεργοποίησης..
• Πάνω από τους επαγγέλλοντες γλυκόλης και τις μονάδες αμινών:Το υγρό υδρογονανθράκιο που εισέρχεται σε έναν επακριτή αφυδάτωσης γλυκόλης προκαλεί έντονη αφρόκρεμα, η οποία μειώνει την αποτελεσματικότητα της επαφής,μεταφέρει γλυκόλη και μπορεί να αναγκάσει την μονάδα να κλείσει για καθαρισμό και αντικατάσταση γλυκόληςΣε μια μονάδα επεξεργασίας αμινών, ο υγρός υδρογονάνθρακας και οι επιφανειακά δραστικές ουσίες που μεταφέρει προκαλούν αφρό, απώλεια αμινών και διάβρωση, ενώ τα προϊόντα διάσπασης που σχηματίζονται επιταχύνουν περαιτέρω το αφρό.Και στις δύο περιπτώσεις, η λύση κοστίζει πολύ περισσότερο από τον διαχωριστή, έτσι ώστε ένας διαχωριστής φίλτρου με συσσωρευτικά στοιχεία είναι η συνήθης πρακτική στην είσοδο. Many plants also install a carbon filter or a particulate filter ahead of the coalescer to remove the solids and the surface-active compounds that would otherwise blind the coalescing elements within weeks.
• Προστασία των καυσίμων και των ανεμογεννήτριων:Οι ανεμογεννήτριες αερίου και οι κινητήρες εναλλακτικής κίνησης είναι ευαίσθητοι στο υγρό στο καύσιμό τους, επειδή οι σταγόνες προκαλούν αστάθεια της φλόγας, διάβρωση θερμής τομής από αλάτι και θείο και, σε σοβαρή περίπτωση,θερμικό σοκ και ζημιά στην λεπίδαΤα υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικά υδρατλαντικάακολουθείται από υπερθερμαντήρα που ανεβάζει το αέριο 10-20 °C πάνω από το σημείο δροσιάς υδρογονανθράκων ως δεύτερη γραμμή άμυναςΗ προδιαγραφή εδώ συχνά δεν γράφεται ως απόδοση, αλλά ως εγγύηση ότι δεν υπάρχει ελεύθερο υγρό στην είσοδο της ανεμογεννήτριας,Γι'αυτό και το άλμα περιλαμβάνει συναγερμό διαφορικής πίεσης., ένας συναγερμός επιπέδου στο δεξαμενόπλυμα και μια αυτόματη αποχέτευση.
• Παρακολούθηση, αντικατάσταση και συντήρηση:Τα συσσωρευτικά στοιχεία είναι καταναλωτικά και η διαχείρισή τους καθορίζει εάν η συσκευή λειτουργεί.ένα νέο στοιχείο ξεκινάει από 25-100 mbar και τα στοιχεία αλλάζουν όταν το διαφορικό φτάνει τα 500-800 mbar, δεδομένου ότι πέρα από αυτό η αυξανόμενη ταχύτητα μέσω της εναπομείναντος ανοικτής περιοχής μειώνει την απόδοση και κινδυνεύει από μηχανικές βλάβες.Η διάρκεια ζωής του στοιχείου είναι συνήθως 6-36 μήνες και εξαρτάται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το φορτίο των στερεώνΜια αυξανόμενη διαφορική πίεση που ανταποκρίνεται σε υγρό και όχι σε στερεά δείχνει πλημμύρα.που αντιμετωπίζεται με τον έλεγχο της αποστράγγισης και του φορτίου υγρού, αντί να αλλάζουν τα στοιχείαΤο ύψος της δεξαμενής πρέπει να συναγερθεί και να αποστραγγιστεί αυτόματα, διότι μια πλημμυρισμένη δεξαμενή καταστρέφει τον διαχωρισμό εξίσου αποτελεσματικά με ένα αποτυχημένο στοιχείο.

Ματρίκη σύγκρισης σταδίων διαχωριστή συσσωρευτικού αερίου

Συχνές ερωτήσεις (FAQ)

Ε: Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός διαχωριστή συγχώνευσης και ενός τυποποιημένου καθαριστή;

Α: Η διαφορά είναι το μέγεθος των σταγονιδίων που μπορεί να χειριστεί το καθένα και ο μηχανισμός που χρησιμοποιεί το καθένα.και απομακρύνει σταγονίδια άνω των 5-10 μικρομέτρων περίπου· κάτω από αυτό το μέγεθος οι σταγόνες ακολουθούν τις γραμμές ρεύματος του αερίου γύρω από το σύρμα ή το φτερό και δεν συλλαμβάνονται.Ένα διαχωριστικό συγχώνευσης προσθέτει ένα πρώτο στάδιο λεπτών ινώδων στοιχείων που συλλαμβάνει το αερολύσιμο μέχρι 0Το αποτέλεσμα είναι απομάκρυνση σε 0,3-1 μικρομέτρο σε 99.98% έναντι 5-10 μικρομετρών για ένα στρώμα ματιώνΤο εμπόδιο είναι ότι τα συσσωρευτικά στοιχεία είναι καταναλωτικά που απαιτούν παρακολούθηση της διαφορικής πίεσης και περιοδική αντικατάσταση,ενώ ένα πλακάκι ματιών είναι ουσιαστικά απαλλαγμένο από συντήρηση.

Ε: Γιατί πρέπει να αντικατασταθούν τα συσσωρευτικά στοιχεία αν αφαιρούν μόνο το υγρό;

Α: Επειδή στην πράξη συλλέγουν επίσης στερεά.Το θειικό σίδηρο και τα προϊόντα αποδόμησης του πετρελαίου συμπιεστή φτάνουν όλα με το αέριο και συλλαμβάνονται από τους ίδιους μηχανισμούς με το υγρόΤα στερεά δεν απορροφούνται, έτσι ώστε να μπλοκάρουν προοδευτικά τη δομή των πόρων, η διαφορική πίεση αυξάνεται, και τελικά το στοιχείο είναι τυφλό.Το ποσοστό εξαρτάται σχεδόν εξ ολοκλήρου από το φορτίο των στερεών ουσιών.Για το λόγο αυτό, ένα προφίλτρο σωματιδίων προς τα πάνω είναι το πιο αποτελεσματικό μέτρο για την παράταση της ζωής του στοιχείου, συχνά κατά δύο έως πέντε φορές.υγρό που δεν έχει αποστραγγιστεί πλήρως, είτε επειδή το φορτίο του υγρού υπερβαίνει την ικανότητα αποστράγγισης είτε επειδή το μέσο έχει μολυνθεί από επιφανειακά δραστικά ή από λάδι συμπιεστή,μειώνει τη θερμοκρασία του νερού και αυξάνει την πτώση της πίεσης κατά τρόπο που το καθαρισμό δεν μπορεί να αντιστραφεί.

Ε: Μπορεί ένα συσσωρευτικό στοιχείο να χειριστεί και νερό και υδρογονάνθρακα υγρό;

Α: Όχι βέλτιστα. Τα συσσωρευτικά μέσα είναι σχεδιασμένα γύρω από την χημική επιφάνεια του υγρού που πρέπει να συσσωρευτούν.επειδή η σταγόνα πρέπει να βρέξει τη ίνα και να εξαπλωθεί για να συγχωνευτεί με την επόμενη σταγόναΈνα μέσο που έχει βελτιστοποιηθεί για υδρογονάνθρακες είναι συνήθως ελαιόφιλο και μπορεί να χύσει νερό· ένα μέσο που έχει βελτιστοποιηθεί για νερό είναι υδροφιλικό και μπορεί να μην συγχωνεύεται με πετρέλαιο.που είναι κοινό στις εγκαταστάσεις αερίου, η συνήθης λύση είναι είτε να προσδιοριστεί ένα μέσο γενικής χρήσης που να χειρίζεται και τα δύο με συμβιβασμό στην αποτελεσματικότητα, είτε να εγκατασταθούν δύο στάδια,Το πρώτο συγχωνεύει το κυρίαρχο υγρό και το δεύτερο το άλλοΕπιπλέον, η παρουσία επιφανειοδραστικών ουσιών, αναστολέων της διάβρωσης ή ελαίου συμπιεστή μπορεί να αλλάξει εντελώς τη συμπεριφορά βρεγμού.Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο μια αλλαγή στην ανωτέρω χημική ένεση μερικές φορές προκαλεί μια κατά τα άλλα καλά συμπεριφερόμενη coalescer να αρχίσει να μεταφέρει πάνω.

Ε: Πώς μπορώ να γνωρίζω όταν ένας διαχωριστής συγχώνευσης αερίων δεν λειτουργεί;

Απάντηση: τέσσερα σημάδια, με τη σειρά που εμφανίζονται συνήθως.εάν η τάση είναι σταθερή και όχι σταδιακήΤο υγρό που εμφανίζεται κατάντη, ανιχνεύεται είτε από τη συμπεριφορά του προστατευόμενου εξοπλισμού, είτε από τη λειτουργία του μηχανισμού.όπως η αφρόκρεμα σε έναν επαγγέλλοντα γλυκόλης ή η αύξηση της διαφορικής πίεσης σε ένα μοριακό στρώμα σιτώνΗ πλημμύρα ή η μη αποστράγγιση της δεξαμενής, η οποία είναι η συχνότερη αιτία: εάν η αυτόματη αποστράγγιση αποτύχει ή ο πομπός μεταφοράς επιπέδου είναι γεμάτος, η δεξαμενή γεμίζει.Η ταχύτητα του αερίου πάνω από την επιφάνεια του υγρού αυξάνεται και το υγρό επανασυρθεί ανεξάρτητα από την κατάσταση του στοιχείου.Και μια αλλαγή σταδιακής απόδοσης μετά από μια διαταραχή της διαδικασίας, μια αλλαγή χημικής ένεσης ή μια αλλαγή λάδι του συμπιεστή,που δείχνει μόλυνση του μέσου και όχι μηχανική βλάβη και συνήθως απαιτεί αντικατάσταση στοιχείου.