HG/T 20570.8-1995 气--液分离器设计 HG/T20570.8-1995 标准下载解压密码：www.bzxz.net

气-液分离器设计
HG/T20570.8—95
编制单位：中国寰球化学工程公司批准部门：化学工业部
实施日期：一九九六年九月一日编制人：
中国寰球化学工程公司王文
审核人：
中国寰球化学工程公司汪清裕
化工部工艺系统设计技术中心站盛青萍
龚人伟
1说明
1.0.1本规定适用于两种类型的气-液分离器设计：立式和卧式重力分离器设计和立式和卧式丝网分离器设计。
立式和卧式重力分离器设计
2.1应用范围
2.1.1重力分离器适用于分离液滴直径大于200um的气液分离。2.1.2为提高分离效率，应尽量避免直接在重力分离器前设置阀件、加料及引起物料的转向。
2.1.3液体量较多，在高液面和低液面间的停留时间在6～9min，应采用卧式重力分离器。
2.1.4液体量较少，液面高度不是由停留时间来确定，而是通过各个调节点间的最小距离100mm来加以限制的，应采用立式重力分离器。2.2立式重力分离器的尺寸设计
2.2.1分离器内的气速
2.2.1.1近似估算法
V,=K,(=P)0.5
一浮动（沉降）流速，m/s；
PL、PG
液体密度和气体密度，kg/m3
一系数
d*=200μm时，K0.0512;
d*=350μm时K。=0.0675。
(2.2.1-1)
近似估算法是根据分离器内的物料流动过程，假设Re=130，由图2.5.1一1查得相应的阻力系数C=1，此系数包含在K，系数内，K。按式（2.2.1一1)选取。由式(2.2.1一1)计算出浮动（沉降）流速（V.），再设定一个气体流速（ue），即作为分离器内的气速，但ue值应小于Vt。
真正的物料流动状态，可能与假设值有较大的出入，会造成计算结果不准确，因此近似估算法只能用于初步计算。300
2.2.1.2精确算法
从浮动液滴的平衡条件，可以得出：V,=[4gd*(pt-Pc)
V.一浮动（沉降）流速，m/s
d*——液滴直径，m;
L、Pc—液体密度和气体密度，kg/m；g—重力加速度，9.81m/s；
Cw——阻力系数。
(2.2.1-2)
首先由假设的Re数，从图2.5.1一1查Cw，然后由所要求的浮动液滴直径（d）以及pL、Pc按式(2.2.1-2)来算出V,再由此V.计算Re。dV.pg
气体粘度，Pa·s
其余符号意义同前。
(2.2.1—3)
由计算求得Re数，查图2.5.1一1，查得新Cw，代人式（2.2.1一2)，反复计算，直到前后两次选代的Re数相等即V=V.为止。取u尺寸图见图2.2.2所示。
2.2.2.1直径
D-0.0188(
分离器直径，m；
气体最大体积流量，m/h；
容器中气体流速，m/s
由图2.5.1-2可以快速求出直径(D)。2.2.2.2高度
(2.2.2-1)
容器高度分为气相空间高度和液相高度，此处所指的高度，是指设备的圆柱体部分，见图2.2.2所示。
低液位（LL)与高液位（HL)之间的距离，采用式(2.2.2一2)计算Vit
HL—液体高度，m;
一停留时间，min；
D-容器直径，m
Vi液体体积流量，m/h。
图2.2.2立式重力分离器
(2.2.2—2)
停留时间(t)以及釜底容积的确定，受许多因素影响。这些因素包括上、下游设备的工艺要求以及停车时塔板上的持液量。当液体量较小时，规定各控制点之间的液体高度最小距离为100mm。表示为：LL（低液位）一100mm一LA（低液位报警）一100mm-NL（正常液位）-100mm-HA（高液位报警）-100mm—HL（高液位）。2.2.2.3接管直径
（1）入口接管
两相入口接管的直径应符合式(2.2.2一3)要求。PGui<1000Pa
up-—接管内流速，m/s
由此导出
一气体密度，kg/m。
D,>3.34×10-8(Vc+V/)0.5pco.25Vc、VL分别为气体与液体体积流量，m\/h，D—接管直径，m。
由图2.5.1-3可以快速求出接管直径。（2）出口接管
(2.2.2—3)
(2.2.2—4)
气体出口接管直径，必须不小于所连接的管道直径。液体出口接管的设计，应使液体流速小于等于1m/s。
任何情况下，较小的出口气速有利于分离。2.3卧式重力分离器的尺寸设计
2.3.1计算方法及其主要尺寸
设备尺寸计算的依据是液体流量及停留时间。按式（2.3.1)求出“试算直径\Dr，在此基础上，求得容器中液体表面上的气体空间，然后进行校核，验证是否满足液滴的分离。卧式重力分离器的尺寸见图2.3.1所示。试算直径
(2.12Vu)%
C=L/D=2～4（推荐值是2.5）；
DT、L
分别为圆柱部分的直径和长度，m；Vi——液体的体积流量，m/h；
一停留时间，min，
—可变的液体面积(以百分率计)即A=AroT（A.十Ab),均以百分率计ATOT
总横截面积，%；
气体部分横截面积，%：
Ab—液位最低时液体占的横截面积，%。液
图2.3.1卧式重力分离器
通常开始计算时取A=80%，并假设气体空间面积A为14%，最小液体面积A为6%。
选择C值时，须考虑容器的可焊性（壁厚）和可运输性（直径、长度）。由Dr和A=14%，查图2.5.1一4，得出气体空间高度（a），a值应不小于300mm。如果a<300mm，需用A<80%的数值，再进行计算新的试算直径。2.3.2接管距离
两相流进口接管与气体出口接管之间的距离应尽可能大，即LN～L及Lr=C·D。
LN一两相流进口到气体出口间的距离，mL一一圆简形部分的长度，m。
根据气体空间（A.）和个时间比值（R）（即液滴通过气体空间高度所需沉降时间与气体停留时间的比)来校核液滴的分离，计算进口和出口接管之间的距离（L）。LN
LN、DT,a
0.524a:Vc
DFA.(P=PC)0.5R
(2.3.2—1)
分别为进出口接管间距离、卧式容器直径和气体空间高度，m；Vc—气体流量，m\/h；
OL、PG——分别为液体密度、气体密度，kg/m；A一气体部分横截面积，%；
R对于d*350um，使用R=0.167
对于d*=200um，使用R=0.127
R=ta/tT
其中—直径为d*的液滴，通过气体空间高度（a)所需要的时间，s；TT
气体停留时间，s。
两相流进口到气体出口间的距离（LN）不应小于LN。接管设计见2.2.2.3规定。
2.3.3液位和液位报警点计算实例已知：Vz=120m/h，t6min，Dz=2000mm，L=5000mm，最低液位高度h150mm。
最低液位（LL）、低液位报警（LA)、正常液位（NL）、高液位报警（HA）、最高液位(HL)之间的时间间隔分别是2、1、1、2min。要计算对应时间间距的各液位高度。解题：如图2.3.3所示。
最低液位，即液面起始高度（计算时间为0）的液位高度（hL）为150mm。容器横截面积（ATOT）：
元D至元×22
相当于液体在容器中停留时间为1min所占的横截面积为：A=120×1/(60×5)=0.4m2
图2.3.3卧式重力分离器液位高度其它几个高度按下述方法求出：hLL/D~=150/2000=0.075，由图2.5.1—5查得A=0.034×AToT=0.034X3.14=0.107mA=Ab+241=0.107+2×0.4=0.289
图 2.6 1-5 得岁-
0.034(hLL即是图中h）。
0.333，从最低液位经2min后得到液面高度为hLA=0.333×Dr=0.333×2000=666mm（hLA即是图中h）A+3A1_0.107+3X0.4=0.416
查图2.5.1-5
（hn即是图中h）
=0.434，过1min后，液面高度为hL=0.434×2000=Ab+4A1_0.107+4×0.4
=0.535，再过1min液面高度为hHA=0.535×Dr=0.535×查图2.5.1-
（hHa即是图中h）
20001070mm
AmA+64_0.107+6X0.4=0.798，
查图2.5.1-5得
X2000=1492mm
=0.746，再过2min液面高度为hhi0.746×D0.746（h即是图中h）
立式分离器(重力式）计算举例
V,=8.3m*/h
pr=762kg/m3
T=318K
P=0.324MPa
Vmax=135%
Vc521.7m/h
pc=4.9kg/m2
μg=14.6×10-6Pa·
d*-350×10-m
Vmin =70%
停留时间t=6min，要决定分离器尺寸。2.4.2解题
2.4.2.1浮动流速（V.）
由式(2.2.1-2)计算Www.bzxZ.net
gd\(pt-pg)
9.81×350×10-6×（762-4.9）=0.841m/s
由式（2.2.1-3)计算
0.841×350×10-×4.9
14.6X10-6
由图2.5.1-1查得Cw=1.25，由式（2.2.12)计算，得V.=0.75，再由式(2.2.1-3)计算，得Re=88.4：由图2.5.1-1查得Cw=1.25，试算结束，取ue一Vt，V.=0.75m/s。2.4.2.2尺寸
VG.mx)a.5
直径Dmin-0.0188（
=0. 0188(521.7X1. 35)0.5
高度HL=
取D=0.6m
8.3X1.35X6
47.1×(0. 6)2
选用D一1m（由于上述计算L/D不合适）Hs
8.3X1.35X6
每分钟停留时间相当于高度为：H=1430/6=238mm307
2.5附图
雷诺数Re与阻力系数Cw的关系图，见图2.5.1一1所示。快速确定D关系图，见图2.5.1--2所示。2.5.1.2
接管直径的确定图，见图2.5.1一3所示。容器横截面积的求法（一），见图2.5.1一4所示。2.5.1.4
容器横截面积的求法（二），见图2.5.1一5所示。
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