低入口浓度下微旋风分离器的试验研究.pdf

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1、第38卷第6期化工机械687低入口浓度下微旋风分离器的试验研究+肖云鹏”1沈其松2(1．中国石油化工股份有限公司安庆分公司；2．李剑平2李志明2华东理工大学化学工程联合国家重点实验室)摘要设计了公称直径75ram的微旋风分离器，在低入口浓度下对其进行试验研究。结果表明，该微旋风分离器的分离效率随着流量的增加先上升后下降，并随入口浓度的增加而上升，在雾滴平均粒径为31¨m、流量为56Nm3／h、入口浓度为12．4mg／L时，分离效率在78．3％以上，适用于加氢裂化工艺中循环氢的脱硫处理。笔者根据实验数据还回归出了微旋风分离器压力损失系数的计算式。关键词微旋风分离器入口浓度压降分离效率中图分类号T

2、Q051．8文献标识码A文章编号0254-6094(2011)06-0687-05随着环保要求的提高和尾气排放标准的日益苛刻，石脑油、汽柴油等油品被广泛进行加氢处理，加氢反应产物中含有大量硫化氢气体，这提高了循环氢的分子量，增加了循环氢压缩机的能耗，降低了氢气的纯度，缩短了催化剂的使用寿命，因此必须对循环氢进行脱硫处理。循环氢夹带的重烃组分会导致脱硫塔内产生发泡现象，造成胺液跑损，影响塔的稳定操作，脱硫后循环氢夹带的胺液会造成胺液损失和后续系统污染，因此，降低脱硫前循环氢中的重烃含量和脱硫后循环氢中的胺液携带量成为了循环氢脱硫工艺的关键。气一液旋风分离器是利用气体在旋风分离器内高速旋转时产生的

3、离心力将分散相从连续相中分离出来，由于其具有结构简单、安装方便、工作连续、处理量大、不易堵塞、易于实现自动控制以及成本低廉等优点而得到了广泛的工业应用¨，zJ。但是，传统的旋风分离器主要用于分离比较大的颗粒，对于微细颗粒物，尤其是对PM2．5细颗粒物的分离捕获，依然无能为力。由于旋流器直径越小产生的离心力越大，微细颗粒越容易得到分离，为了充分利用旋风分离器的优点，将旋风分离器应用到加氢裂化中循环氢的脱硫领域，笔者设计了公称直径为75mm的微旋风分离器并对其进行实验研究。1实验1．1实验物料与操作条件实验采用罗茨风机提供的空气作为气液混合物的气相物料，采用超声波雾化器产生的微细雾滴作为气液混合物

4、的液相物料。实验时雾化介质选用常温水，其密度P。为19／cm3，采用Malvem激光粒度分析仪对微细雾滴的粒径进行了测量，其个数一粒径分布如图1所示，由图1可以直观看出雾滴粒径d。基本保持在10～50p,m，通过计算求得平均粒径d为31仙m。球l语糸求挺丑焱垃图1雾滴个数一粒径分布为了验证激光粒度分析仪对雾滴粒径测量的准确性，实验中采用Sharpscope工业视频显微镜分析雾滴粒径。具体操作方法是：在载玻片上用·上海市科委项目(10dzl201300)。{}肖云鹏，男，1965年3月生，高级工程师。安徽省安庆市，246002。688化工机械2011正树脂胶筑成矩形采样池．在池内注满机油，将载玻

5、片置于采样区l～2s，然后迅速移至显微镜下，通过计算机保存好视线内液滴图片，最后通过数码成像分析测量软件测量出雾滴粒径分布。分析显示激光粒度分析仪测量结果基本准确，雾滴的显微镜采样分析照片如图2所示。图2实验用雾滴的显微镜采样分析照片由于本实验测量的是低人口浓度下微旋风分离器的分离性能，因此人口气体含液浓度c的调节范围为1．8～12．4mg／L。考虑到微旋风分离器压降能耗较低，因而进口压力保持在0．02MPa左右。1．2实验设备及流程实验流程如图3所示，罗茨风机产生的空气源经缓冲罐稳压后与超声波雾化器产生的微细雾滴在气液混合腔内混合均匀，制成一定浓度的气液混合物，然后进入微旋风分离器内，经旋流

6、分离后，液相从微旋风分离器的底流口排人积液腔，净化后的气相由微旋风分离器的溢流口排空。图3实验流程1——罗茨风机；3——转子流量计；5——气液混合腔；7——微旋风分离器2——缓冲罐；4——注水管；6——u形管压差计8——积液腔1．3微旋风分离器结构实验所用的微旋风分离器采用柱锥形结构，具体结构尺寸如下：矩形人口长x宽(Ⅱxb)43mm×27mm柱段直径D75mm溢流口直径D。0．44mm底流口直径Dd0．50mm微旋风分离器总高度H5mm微旋风分离器柱段高度h2mm溢流管插人深度S0．71mm该微旋风分离器采用180。矩形蜗壳式人口，这样可以避免人口气流直接冲刷溢流管外壁，减少短路流的产生，并

7、且还可以为气流从人口到微旋风分离器内提供一个较平稳的气体动力学过渡过程，减少对内部流场的扰动，另外这半圈蜗壳还为气液混合物提供了一定的预分离空间，并且入口半径的增加会造成进流旋转动量和内旋涡旋转速度的增加，切割粒径随之减小”1。为了减少短路流，设计时将人口管道沿水平向下倾斜10。，此外，为了强化蜗壳内预分离效果，采用渐缩型蜗壳使雾滴聚结长大，以此提高小粒径雾滴的分离效率。微旋风分离器内部也采用一些