36天然气化工1999年第24卷
立式重力气液分离器的工艺设计
陈丽萍
(西南化工研究设计院 成都双流610225)
摘要:根据有关理论导出立式重力气液分离器中液滴沉降速度的解析解, 可准确快速地计算立式重力气液分离器的直径, 以及立式重力气液分离器主要结构尺寸的计算方法。
关键词:气液分离; 液滴沉降; 气体速度; 液滴直径; 结构尺寸
()
U =ρG
1/2
0 概 述
在化工装置中, 有各种各样的气液分离器, 其中以立式重力气液分离器最为常见, 这种气液分离器具有结构简单、点。定其直径, 1速度。中, 常以液体密度
(ρρ)
ρ与气L ρG 的无因次数ρG
液分离器中的气体速度U 相关联, 其关联式为:
K , 、气体密度、粘度等因素。在
3〕
近年出版的手册〔中, 虽然考虑了这些因素, 但需查图、试差, 计算比较烦琐。本文介绍一种准确、实用而又简便的立式重力气液分离器直径的计算方法, 并对立式重力气液分离器的其他结构尺寸的确定进行扼要讨论。
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R esearch and development of EF -2special oxide f ine desulf urizer
Hu Dianm i ng W ang Guoxi ng Wei Hua
W ang Xianchao Kong Y uhua
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(Hubei Research Institute of Chemistry ,Wuhan 430074)
EF -2special ferric oxide fine desulfuriz 2er ,used in ambient temperature , was prepared by the impregnated method . The fine sulfur 2removal and the exellent physical and chemical properties of the EF 22was reported.
K ey w ords; ferric oxide ;fine desulfurizer ; hyrogen sulfide ;working sulfur capacity
第2期 陈丽萍:立式重力气液分离器的工艺设计37
1 气液分离器直径的确定
当气体流速U 小于直径d 的液滴的沉降
速度U t 时, 即U
从液滴的沉降速度与气体的浮力、液滴的重力关系可推导出液滴在气流中的沉降速度:
(ρρ) U t =
3C ρG
1/2
(6) 、(7) 之一计算出一个Re 的范围, 用式(3) 、
U t , 再验算相应的Re 在假设的范围内即可。
求出液滴的沉降速度U t (等于气体流速U ) 后, 可用下式计算气液分离器的最小直径:
D min =1818(
1/2) U t
(9)
(1)
式中:U t —液滴的沉降速度,m/s ; g —重力加速度, m/s 2; ρ液体密度, kg/m 3; ρG —气体L —密度, kg/m 3; d —液滴直径, m ; C 3—阻力系数
关于液滴沉降速度的计算下面进行讨论。1. 1 滞流区当010001
C
3
式中D min —气液分离器的最小直径, mm ; V —气体流量(操作状态下) ,m 3/h ; U t —同前
实际上, 在一般化工过程的立式气液分离器中, 气液相对运动大多数处于过渡区, 此时, 如要U ≤U t , 根据式(6) 求U t , 而
U =
π2
D ・36004
2
011143
(≤0101429
则(10)
D ・01(ρ1143) 1/2
1V 0135701571・d L -ρG )
(11)
=
Re
2
(ρρ) 则 U t =
(11) 直接求得。
值得特别提出的是, 一般化工过程, 气体
μm 时, 可认为其气液中夹带的液滴直径
已充分分离, 故在设计立式重力气液分离器
时, 可根据分离要求确定液滴直径。液滴直径
μm 左右。d 一般取100～350
(3)
式(3) 1. 2 过渡流区
当1
C
3
=
Re 016
016
(ρρ) (4) (5)
2 气相段高度的确定
一般认为, 气相段高度H 1(直边段) 与气
液分离器直径相当即可, 即
H 1=(018～112) D
则 U t =0127
ρG
式(5) 称为Allen 定律, 经变形可得解析解:
0171411143
(ρd ρ)
U t =[**************]9
ρG μ≈
(6)
(12)
气体入口流速较高时, 气相段高度相应取上限值。
1. 3 湍流区
当1000
数C 3=0144, 则
U t =1174
5
3 液相段高度的确定
气液分离器的液相段高度由被分离液体
在气液分离器中的停留时间决定。
当连续排出气液分离器中的液体时, 可将5～10min 的液体量控制在液位计的可视范围(H 3) 之内, 即:
H 3ρG
(7)
式(7) 称为牛顿定律。
以上各式中雷诺数计算式为:
Re =
U ρμG
(8)
Ρa ・其中, μ≈—气体粘度, s , 其余同前。
计算气液分离器的直径时, 可先假设气体速度等于液滴的沉降速度(即U =U t ) , π2ρL D 4
W L (13)
38天然气化工
Ρa 一般认为ρG U 2≤1000即
U ≤
1999年第24卷
式中H 3—液位计可视高度, m ; W L —被分离
液体的流量,kg/
h ; t —液体的停留时间, 一般取5～10min ; D —气体分离器直径,m
当定时排出气体分离器中的液体时, 则要求排液间隔周期时间内贮存的被分离液体液位低于气液分离器允许的最高液位或液位计可视最高液位。
即:ρ≤V 1+4D 2H 4
L
或:H 4≥(ρ-V 1) /(4D 2)
L
・t
(14) (15)
ρG
(16)
式中U —气体在入口管中的流速, m/s , 入口管底部至最高液面的高度H 2一般取150～200mm 。
4. 2 出气管管径的确定
出气管直径不小于出气管工艺接管管径, 较低的出气速度有利于气液分离。4. 3 出液管管径的确定出液管直径的确定以被分离液体在管道中的流速控制在015～115m/s 为宜。
(收稿日期—12—15)
:陈丽萍, 工程师
式中V 1—封头容积, m 3, 当其为无直边标准椭园封头时, V 1=01131D 3; H 4—气液分离器
液相段直边高度,m ; t —被分离液体的停留时间, 可根据需要定为2～8h 。
设计计算的立式重力气液分离器简图如图1所示。
炼油厂和化工厂设备设
M 〕. 北京石油设计院译, 北京:,1984. 184～185页
〔2〕 化学工业部第二设计院. 化工工艺算图(第六
册) 〔M 〕. 1998. 118～119页
〔3〕 化学工业部. 化工装置工艺系统工程设计规定
(二) 〔M 〕. 1996. 300～303页
Process design of vertical gravity gas 2liq 2uid separator
Chen L i pi ng
(The Southwest Research &Design Insti 2tute of Chem. Ind. Chengdu 610225)
The analytic solution for the depositing rate of liquid drops was deduced out from the corresponding theory ,by which the diameter of vertical gravity gas 2liquid separtor can be calcu 2lated out quickly and exactly. The calculating methods for the sizes of the main structures of
图1 立式重力气液分离器简图
vertical gravity gas 2liquid separator were also deduced out.
K ey w ords :gas 2liquid separation ;deposit of liquid drop ; gas rate ; diameter of liquid 2drop ; size of structure
4 接管尺寸
4. 1 入口管管径和高度的确定
入口尺寸不小于入口管接管直径, 较低的
入口位置有利于气液分离。