摘要:本文从气液两相流分离方法出发,分析了6种最常见的气液分离方法。研究了各种气液两相流分离方法的原理,介绍了各方法的优缺点及利用这些方法制造出的气液分离器的结构,并介绍了各种分离方法适用的领域,并针对部分方法提出了可能的改进方法。
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引言
气液两相流的分离主要在气液分离器中进行,而气液分离器采用的分离结构很多,其分离方法主要有6种,分别是:1、重力沉降;2、折流分离;3、离心分离;4、丝网分离;5、超滤分离;6、填料分离等。但综合起来分离原理只有两种:一、利用组分质量(重量)不同对混合物进行分离(如分离方法1、2、3、6)。气体与液体的密度不同,相同体积下气体的质量比液体的质量小。二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离(如分离方法4、5)。液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同,气体分子距离较远,而液体分子距离要近得多,所以气体粒子比液体粒子小些。
下面就每种方法的原理进行介绍。
1. 重力沉降
1.1 重力沉降原理社会科学战线
气液重力沉降分离是利用气液两相的密度差实现两相的重力分离,即液滴所受重力大于其气体的浮力时,液滴将从气相中沉降出来,被分离。由于气体与液体的密度不同,液体在与气体一起流动时,液体会受到重力的作用,产生一个向下的速度,而气体仍然朝着原来的方向流动,也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向,向下的液体附着在壁面上汇聚在一起通过排放管排出。
1.2 重力沉降式气液分离器
图1 立式和卧式重力沉降气液分离器简图
重力沉降分离器一般有立式和卧式(图1)两类,它结构简单、制造方便、操作弹性大,但操作需要较长的停留时间,分离器体积大,笨重,投资高,分离效果差,只能分离较大液滴,其分离液滴的极限值通常为100μm,主要用于地面天然气开采集输。
1.3 发展现状
经过几十年的发展,该项技术已基本成熟。当前研究的重点是研制高效的内部填料以提高其分离效率。此类分离器的设计关键在于确定液滴的沉降速度,然后确定分离器的直径。
2. 折流分离
2.1 折流分离原理
折流分离,又称惯性分离,其原理是利用气体与液体的密度不同,医药市场营销论文液体与气体混合一起流动时,如果遇到阻挡,气体会折流而走,而液体由于惯性,继续有一个向前的速度,向前的液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起,通过排放管排出。
2.2 折流分离器敦化电视台
采用折流原理设计的分离器主要指波纹(折)板式除雾(沫)器。它结构简单、处理量大。气流速度一般在神州行储值卡15~25 m/s,但阻力偏大,且在气体出口处有较大吸力造成二次夹带,对于粒径小于25 μ丙烯基硫脲m 的液滴分离效果较差,不适于一些要求较高的场合。其除液元件是一组金属波纹板,如图2 所示,波纹板间形成“Z”字形气流通道。其性能指标主要有:液滴去除率、压降和最大允许气流量(不发生再夹带时),还要考虑是否易发生污垢堵塞。因为液滴去除
的物理机理是惯性碰撞,所以液滴去除率主要受液滴自身惯性的影响。
图2 除雾(沫)器常见板型
2.3 折流分离的优缺点
化学脑中毒折流分离方法重力沉降的方法有以下优缺点:1)分离效率比重力沉降高。2)体积比重力沉降减小很多,所以折流分离结构可以用在(高)压力容器内。3)工作稳定。但考虑到其结构特点,其缺点也很明显:1)分离负荷范围窄,超过气液混合物规定流速后,分离效率急剧下降。2)阻力比重力沉降大。
它通常用于:①湿法烟气脱硫系统,设在烟气出口处,保证脱硫塔出口处的气流不夹带液滴;②塔设备中,去除离开精馏、吸收、解吸等塔设备的气相中的液滴,保证控制排放、溶剂回收、精制产品和保护设备。
2.4 研究现状
2005年杨柳等对除雾器叶片形式作了比较,发现弧形叶片与折板形叶片的除雾效率相近,但弧形除雾器的压降明显小于折板形的,故弧形叶片除雾器的综合性能比折板式除雾器要好。
波纹板除雾器的分离理论和数学模型已经基本成熟,现在对其研究集中在结构优化及操作
参数方面来提高脱液效率。
3. 离心分离
3.1 分离原理
离心分离的原理是利用气体与液体的密度不同,液体与气体混合一起流动时,液体受到的离心力大于气体,所以液体有离心分离的倾向,液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起,通过排放管排出。