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          工業常用氣液分離方法介紹
          發布者:CXN    點擊:7435
           
           
           
          氣液分離器采用的分離結構很多,其分離方法也有:
          1、重力沉降;
          2、折流分離;
          3、離心力分離;
          4、絲網分離;
          5、超濾分離;
          6、填料分離等。
          但綜合起來分離原理只有兩種:
          1、利用組分質量(重量)不同對混合物進行分離(如分離方法1、2、3、6)。氣體與液體的密度不同,相同體積下氣體的質量比液體的質量小。
          2、利用分散系粒子大小不同對混合物進行分離(如分離方法4、5)。液體的分子聚集狀態與氣體的分子聚集狀態不同,氣體分子距離較遠,而液體分子距離要近得多,所以氣體粒子比液體粒子小些。
          各種主要氣液分離方法對比:
          一、重力沉降

          1、重力沉降的原理簡述
          由于氣體與液體的密度不同,液體在與氣體一起流動時,液體會受到重力的作用,產生一個向下的速度,而氣體仍然朝著原來的方向流動,也就是說液體與氣體在重力場中有分離的傾向,向下的液體附著在壁面上匯集在一起通過排放管排出。
          2、重力沉降的優缺點
          優點:
          1)設計簡單。
          2)設備制作簡單。
          3)阻力小。
          缺點:
          1)分離效率最低。
          2)設備體積龐大。
          3)占用空間多。
          3、改進
          重力沉降的改進方法:
          1)設置內件,加入其它的分離方法。
          2)擴大體積,也就是降低流速,以延長氣液混合物在分離器內停留的時間。
          優點:由于氣液混合物總是處在重力場中,所以重力沉降也廣泛存在。由于重力沉降固有的缺陷,使科研人員不得不開發更高效的氣液分離器,于是折流分離與離心分離就出現了。
          二、折流分離
          1、折流分離的原理簡述
          由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動時,如果遇到阻擋,氣體會折流而走,而液體由于慣性,繼續有一個向前的速度,向前的液體附著在阻擋壁面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過排放管排出。
          2、折流分離的優缺點
          優點:
          1)分離效率比重力沉降高。
          2)體積比重力沉降減小很多,所以折流分離結構可以用在(高)壓力容器內。
          3)工作穩定。
          缺點:
          1)分離負荷范圍窄,超過氣液混合物規定流速后,分離效率急劇下降。
          2)阻力比重力沉降大! 
          3、改進  
          從折流分離的原理來說,氣液混合物流速越快,其慣性越大,也就是說氣液分離的傾向越大,應該是分離效率越高,而實際情況卻恰恰相反,為什么呢?
          究其原因:
          1)在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,說明單位時間內分離負荷越重,混合物在分離器內停留的時間越短。
          2)氣體在折流的同時也推動著已經著壁的液體向著氣體流動的方向流動,如果液體流到收集壁的邊緣時還沒有脫離氣體的這種推動力,那么已經著壁的液體將被氣體重新帶走。在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,氣體這種繼續推動液體的力將越大,液體將會在更短的時間內流到收集壁的邊緣,而液體流到底部需要的時間不變,也就是說有更多已經著壁的液體被帶走而沒有分離下來。
          3)液體沒有固定的形狀,容易碎化,在著壁的同時,會產生更細的液滴重新返回氣相中,隨著流速的增大,液體收集壁的碰撞力越大,其碎化的傾向越大,而我們知道越細的液滴其慣性越小,越容易被氣體帶走。
          原因分析清楚了,如何改進呢?
          1)針對第一點,可以增大分離器體積,也就是降低流速。
          2)針對第二點,如果我們對已經著壁的液體進阻擋,使其不能流到收集壁的邊緣,或者讓氣體和已經著壁的液體分開,不產生或減弱推動作用,折流分離器的分離效率將大大提高。
          3)針對第三點,如果我們對鋼性收集壁進行改造,使液滴著壁的碰撞力減小,那么折流分離器的分離效率也將大大提高。
          從上述目標出發,我們對折流分離器的鋼性收集壁進行了改造,折流分離器的分離效率大大提高,分離負荷范圍大大增加。
          三、離心分離
          1、離心分離的原理簡述
          由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起旋轉流動時,液體受到的離心力大于氣體,所以液體有離心分離的傾向,液體附著在分離壁面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過排放管排出。
          2、離心分離的優缺點
          優點:
          1)分離效率比重力沉降高。
          2)體積比重力沉降減小很多,所以離心分離結構可以用在(高)壓力容器內。
          3)工作穩定。
          缺點:
          1)分離負荷范圍窄,超過氣液混合物規定流速后,分離效率急劇下降。
          2)阻力比重力沉降大! 
          3、改進  
          從離心分離的原理來說,氣液混合物流速越快,其離心力越大,也就是說氣液分離的傾向越大,應該是分離效率越高,而實際情況卻恰恰相反,為什么呢?
          究其原因:
          1)在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,說明單位時間內分離負荷越重,混合物在分離器內停留的時間越短。
          2)氣體在旋流的同時也推動著已經著壁的液體向著氣體流動的方向流動,液體下流不暢,隨著著壁液體的厚度越大,受到氣液剪切的影響越大,也就是說已經著壁的液體越容易重新回到氣相中而被帶走。在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,氣體這種繼續推動液體的力將越大,同時單位時間內分離液體會更多,液體的厚度越大,也就是說有更多已經著壁的液體被帶走而沒有分離下來。
          3)液體沒有固定的形狀,容易碎化,在著壁的同時,會產生更細的液滴重新返回氣相中,隨著流速的增大,液體收集壁的碰撞力越大,其碎化的傾向越大,而我們知道越細的液滴其慣性越小,越容易被氣體帶走。
          原因分析清楚了,如何改進呢?
          1)針對第一點,可以增大分離器體積,也就是降低流速。
          2)針對第二點,如果我們讓氣體和已經著壁的液體分開,不產生或減弱推動作用,離心分離器的分離效率將大大提高。
          3)針對第三點,如果我們對鋼性收集壁進行改造,使液滴著壁的碰撞力減小,那么離心分離器的分離效率也將大大提高。
          從上述目標出發,本公司對離心分離器的鋼性收集壁進行了改造,離心分離器的分離效率大大提高,分離負荷范圍大大增加。
          四、填料分離
          1、填料分離的原理簡述
          由于氣體與液體的密度不同,液體與氣體混合一起流動時,如果遇到阻擋,氣體會折流而走,而液體由于慣性,繼續有一個向前的速度,向前的液體附著在阻擋填料表面上由于重力的作用向下匯集到一起,通過排放管排出。由于填料相對普通折流分離來說具有大得多的阻擋收集壁面積,而且多次反復折流,液體很容易著壁,所以其分離效率有提高。
          2、填料分離的優缺點
          優點:
          1)分離效率比普通的折流分離或普通的離心分離高。
          2)結構簡單,只需制作一個填料架。
          3)體積比普通的折流分離器或普通的離心分離器小。
          缺點:
          1)分離負荷范圍更窄,超過氣液混合物規定流速或者液氣比后,分離效率急劇下降。
          2)阻力比普通的折流分離器或普通的離心分離器大。
          3)工作較不穩定 ,容易帶液。
          4)填料易碎。
          5)填料易堵。
          6)填料的選擇很重要!
          3、改進  
          從填料分離的原理來說,氣液混合物流速越大或者液氣比越大,其氣液分離的傾向越大,應該是分離效率越高,而實際情況卻恰恰相反,為什么呢?
          究其原因:
          1)在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,說明單位時間內分離負荷越重,混合物在分離器內停留的時間越短。
          2)氣體在折流的同時也推動著已經著壁的液體向著氣體流動的方向流動,液體下流不暢,隨著著壁液體的厚度越來越厚,氣體的流通面積越來越小,氣液流速越來越大,在這雙重影響下,已經著壁的液體將很容易被氣體重新帶走。如果流速增大或者液氣比增大,會相對容易地帶液。
          3)填料的種類較多,其分離性能不同,但不管哪種填料,都很容易被固體雜質堵塞,因為連液體下流的過程都比較復雜甚至被阻擋,固體雜質在某個位置堵塞就很正常了。
          原因分析清楚了,如何改進呢?
          1)增大分離器體積,也就是降低流速。
          2)使用規整填料。
          3)在其前面串聯折流分離或者離心分離。
          五、絲網分離
          1、絲網分離的原理簡述
          由于氣體與液體的微粒大小不同,液體與氣體混合一起流動時,如果必須通過絲網,就象過篩一樣,氣體通過了,而液體被攔截而留在絲網上,并在重力的作用下下流至分離器底部排出。絲網的篩分作用也類似折流分離,只是其阻擋收集表面積在單位體積內比填料更大,折流次數在單位體積內更多,并且由于液體的表面張力使絲網孔徑更小,從而起到了篩分作用。
          2、絲網分離的優缺點
          優點:
          1)分離效率比填料分離高。
          2)結構簡單,只需制作一個絲網固定裝置。
          3)體積比填料分離器小。
          缺點:
          1)分離負荷范圍很窄,超過氣液混合物規定流速或者液氣比后,分離效率急劇下降。
          2)阻力比普通的折流分離器或普通的離心分離器大。
          3)工作不穩定 ,很容易帶液。
          4)很易堵。
          6)絲網的目數以及材質選擇很重要!
          3、改進  
          從絲網分離的原理來說,氣液混合物流速越大或者液氣比越大,其氣液分離的傾向越大,應該是分離效率越高,而實際情況卻恰恰相反,為什么呢?
          究其原因:
          1)在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,說明單位時間內分離負荷越重,混合物在分離器內停留的時間越短。
          2)氣體在折流的同時也推動著已經著壁的液體向著氣體流動的方向流動,液體下流不暢,隨著著壁液體的厚度越來越厚,氣體的流通面積越來越小,會產生液堵現象,氣液流速越來越大,在這雙重影響下,已經著壁的液體將很容易被氣體重新帶走。如果流速增大或者液氣比增大,會很容易地帶液。
          3)絲網的目數不同,其分離性能不同,但不管哪種絲網,都很容易被固體雜質堵塞,因為連液體下流都很慢,固體雜質在某個位置堵塞就很正常了。
          4)絲網的材質不同,其分離性能不同,主要原因跟液體潤濕性能有關,如果這種材質能降低液體在其表面的潤濕性能,將有利于液體的下流,一般的絲網其材質為普通鋼絲或不銹鋼絲,但不管哪種絲網,都不可能完全解決液體表面潤濕性能的問題。
          原因分析清楚了,如何改進呢?
          1)增大分離器體積,也就是降低流速。
          2)對絲網的目數以及材質重新進行選擇。
          3)在其前面串聯折流分離或者離心分離。
          六、微孔過濾分離
          1、微孔過濾分離的原理簡述
          由于氣體與液體的微粒大小不同,液體與氣體混合一起流動時,如果必須通過微孔過濾,就象過篩一樣,氣體通過了,而液體被攔截而留在微孔過濾器上,并在重力的作用下下流至分離器底部排出。微孔過濾分離器的篩分作用是真正意義上的篩分,其微孔直徑一般在50微米以下,也就是說大于它微孔直徑的液體微粒不能通過。當然其分離機理比較復雜,由于其屬于微觀過程,所以需要深入研究。微孔過濾分離器的阻擋收集表面積在單位體積內極大,折流次數和篩分次數在單位體積內比絲網更多。
          2、微孔過濾分離的優缺點
          優點:
          1)分離效率極高。
          2)結構簡單,只需制作一個微孔過濾器固定裝置。
          3)體積比絲網分離器小。
          缺點:
          1)分離負荷范圍極窄,超過氣液混合物規定流速或者液氣比后,分離效率急劇下降
          2)超過氣液混合物規定流速或者液氣比后,而且容易發生液阻現象,阻力急劇上升。
          3)阻力比普通的折流分離器或普通的離心分離器大。
          4)工作極不穩定 ,很容易帶液。
          5)極易堵。
          6)微孔過濾器的種類以及材質選擇很重要!
          3、改進  
          從微孔過濾分離的原理來說,氣液混合物流速越大或者液氣比越大,其氣液分離的難度越大,為什么呢?
          究其原因:
          1)在氣液比一定的情況下,氣液混合物流速越大,說明單位時間內分離負荷越重,混合物在分離器內停留的時間越短。
          2)氣體對已經著壁的液體人著很強的剪切作用,帶來的問題是明顯的:A 液體下流不暢,隨著著壁液體的厚度越來越厚,氣體的流通面積越來越小,很容易產生液堵現象,氣液流速越來越大,在這雙重影響下,已經著壁的液體將很容易被氣體重新帶走。如果流速增大或者液氣比增大,會很容易地帶液。B 液體微粒細化,通過微孔過濾器而沒有分離下來的液體基本上物理分離(吸附分離除外)已經沒有辦法再分離出來了,因為其粒徑太小。
          3)微孔過濾器的微孔直徑不同,其分離性能不同,但不管哪種微孔過濾器,都極容易被固體雜質堵塞。
          4)微孔過濾器的材質不同,其分離性能不同,主要原因跟液體表面潤濕性能有關,如果這種材質能降低液體在其表面的潤濕性能,將有利于液體的下流,并緩解液阻現象,微孔過濾器其材質有陶瓷、玻璃纖維,粉末冶金等,但不管哪種微孔過濾器,都不可能完全解決液體表面潤濕和液阻問題。
          原因分析清楚了,如何改進呢?
          1)增大分離器體積,也就是降低流速。
          2)對微孔過濾器的種類以及材質重新進行選擇。
          3)在其前面串聯折流分離或者離心分離。
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