Факельная установка производства нефтехимии АО «АНХК» предназначена для сжигания неизрасходованных остатков топливного газа, содержащих водород. Процесс сброса газа на факел предусматривает предварительную подготовку газа. Она заключается в отделении от газа капель влаги (жидких углеводородов, воды) в специальном сепараторе. Предлагается реконструировать сепаратор с целью повышения эффективности разделения за счет тангенциального подвода газокапельной смеси в сепаратор.
На рисунке 1 приведена действующая конструкция газового сепаратора. Сепаратор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с двумя днищами. Подвод газокапельной смеси осуществляется сбоку через штуцер (1) в обечайке аппарата. В верхней части сепаратора установлена каплеотбойная решетка (5), предназначенная для сепарации газового потока и капель. Очищенный топливный газ отводится через штуцер в верхнем днище аппарата, а жидкость – через штуцер в нижнем днище аппарата. Отделение газа от капель жидкости происходит под действием силы тяжести, а также с помощью отбойной решетки (5), которая играет роль брызгоотбойника.
Внутренний диаметр аппарата D=0,6 м; длина цилиндрической части аппарата Н=2,2 м; давление в аппарате Р=2,5 МПа; плотность жидкости ρ=998 кг/м3; температура среды в аппарате t=20°C; диаметр входного и выходного штуцеров d1=d2=0,15 м; диаметр штуцера для слива жидкости d3=0,05 м.
По нашему мнению, недостаточно высокая эффективность работы сепаратора обусловлена низкой интенсивностью осаждения капель жидкости под действием силы тяжести, а также проскоком мелких капель через отверстия в отбойной решетке (5).
|
Рис. 1. Действующий газовый сепаратор: 1 - входной штуцер для газа d=150 мм; 2 - выходной штуцер для газа d=150 мм; 3 - штуцер для выхода жидкости d=50 мм; 4 - опора аппарата; 5 - отбойная решётка; 6 - корпус аппарата. |
|
Рис. 2. Реконструкция газового сепаратора: 1 - входной штуцер для газа (тангенциальный подвод); 2 - выходной штуцер для газа; 3 - штуцер для выхода конденсата; 4 - опора аппарата; 5 - корпус аппарата; 6 - соосная труба.
|
С целью повышения эффективности сепарации предлагается установить в сепараторе соосную трубу (6) (диаметр 325 мм с толщиной стенки 10 мм) для выхода очищенного топливного газа и обеспечить тангенциальный подвод газокапельной смеси в сепаратор (рис. 2). Сепаратор новой конструкции работает по принципу действия циклона. Благодаря тангенциальному подводу, газокапельная смесь в сепараторе приобретает вращательное движение, в результате чего под действием центробежной силы капельки конденсата отбрасываются к стенке аппарата, стекают по стенке и удаляются из аппарата через штуцер в нижнем днище. Расчет сепаратора новой конструкции выполнялся по стандартной методике расчета циклона [1-10]. При расчете сепаратора средний диаметр капель жидкости в топливном газе в соответствии со справочной литературой [11] принимался равным d=100 мкм.
Выполнен расчет коэффициента гидравлического сопротивления сепаратора. Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от диаметра сепаратора, состояния внутренней поверхности стенок, влагосодержания газа и других факторов. Расчетный коэффициент сопротивления составил ξ=240. Гидравлическое сопротивление сепаратора при средней скорости газокапельной смеси w=3,5 м/с составило »2,0 кПа.
Реконструкция обеспечит повышение эффективности сепарации, более качественное отделение капель жидкости от отопительного газа, увеличение производительности факельной установки в целом, а также позволит увеличить межремонтный пробег сепаратора и, как следствие, получить экономический эффект [12].
