G54型高温异型气固旋流分离器在甲烷化气流流化工艺装置中的设计方案
诺卫能源技术（北京）有限公司 罗力
本帖针对流化工艺装置尤其是甲烷化气流流化床工艺装置中专用G54型高温异型旋流分离器设计进行讨论剖析。
流化床工艺装置，相对于固定床工艺装置而言，由于具有产能高、弹性大、易于工业化放大、操作简便等优势，在石油炼化上很受重视。而从气流中捕集回收高分散的重相携带质，则需要专用的异型旋流分离器。比如，在高温低压催化裂化装置之催化剂回收分离、FCC/DCC再生烟气催化剂捕集回收、高温高压气化装置之气相除尘除沫、高温低压气流干燥除尘分离、PP装置含尘尾气除尘等等。
近年来，流化工艺装置进一步受到重视和青睐。国内外一些著名的科研院所正在对原来的固定床加氢工艺、固定床甲烷化工艺进行升级研发转变为更为先进的流化床工艺。正如前面所言，能否有效从气流中捕集回收分离重相质，比如高度流化分散的微小催化剂颗粒物，决定着工艺技术经济可行性甚至事关工艺开发成败关键。好几年前，石油大学、石科院曾经做过这方面的尝试而未获突破。2016年，中科院过程研究所设法找到我司寻求合作，我方按照其工艺要求定制设计制造流化床甲烷化工艺装置专用高温异型旋流分离器推进其项目获得突破。
大约一年后，西南院也在中科院过程所指引下找到我司寻求合作，开展类似流化床工艺装置上专用高温异型旋流分离器设计合作。本帖以西南院项目涉及到的流化床工艺装置专用高温异型旋流分离器工况针对性设计为例，与大家进行讨论剖析。
相关工艺技术参数如下：
1、工况压力：2.2MPaG ； 2、工况温度：450℃； 3、气相质量流量：1212 kg/h； 4、气相密度：7.069 kg/m3； 5、气相粘度：0.0236 cp。 6、气相组成（体积分数，vol%）
H2：5.49；CO：0.18；CO2：7.03；CH4：54.45；N2：6.28；C2H6：0.01；H2O：26.56。
分离效率要求：固体分离效率为99%以上。
我公司依据西南院工艺参数通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的高温异型气固旋流分离器主要性能参数信息如下：
一、分离技术类型：G54型高温异型旋流分离器（专利技术）； 二、分离器型号：G54S-4-362.6；
三、分离效率：4N级分离脱除9.62微米及以上尺寸颗粒物，出口气流残固量不超过0.1G/MMSCF；
四、最大运行压降：1.007psi。 材质：整体SS304。
我公司依据西南院工艺参数通过NOVEL专用精准动力学分离技术计算和组态系统平台完成的高温异型气固旋流分离器针对性组态方案《数图汇表》如下：
《数图汇表》图中标注出两个红圈及核心技术要点。核心技术要点1：入口导流内件之形状、组态型式、设置位置以及其与入口管内壁紧密贴合焊接程度等，对
分离器运行性能有显著影响。核心技术要点2：分离器壳体内侧全截面整流内件之形状、组态型式、设置位置以及其与分离器壳体内壁紧密贴合焊接程度等，对分离器运行性能有显著影响。
这正体现出动力学分离技术精髓。
该高温异型旋流分离器的主要专利技术构件信息，可参见如下《NB17-1-135 Novel G54 流化床甲烷化装置专用高温异型旋流分离器技术方案书(节选1）》：
西南院的这套高温异型旋流分离器，与中科院过程所定制的高温异型旋流分离器设备结构基本相似，只是前者温度和压力略低一些而已。下图是中科院过程所定制的同类高温异型旋流分离器铭牌图片：
在不少百万吨级装置上采用的气固旋流分离器，采用多因子旋流子母分离器。比如：煤气化装置旋流除尘除沫分离器、重油催化裂化流化床反应装置三旋分离器、重油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、柴油催化裂化装置催化剂捕集三旋分离器、柴油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、蜡油催化裂化装
置催化剂捕集三旋分离器、蜡油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、石脑油催化裂化装置催化剂捕集三旋分离器、石脑油催化裂化装置催化剂再生烟气除尘旋流分离器、循环流化床燃煤锅炉烟道气干法旋流除尘器、高温含尘含油焦炉气/荒煤气旋流除尘分离器、工业气流干燥回转炉旋流气固分离器、医药食品业空气干燥回转炉旋流气固分离器、煅烧焙烧回转炉/多段炉尾气旋流气固分离器、袋式除尘器后置大负荷旋流气固分离器等。
其特点如下：
1、处理气量大，适于大规模生产；
2、通过精准动力学分离技术设计平台组态设计，能实现精准定量分离效率； 3、压降小，可按照客户不同压降要求进行“一对一”方案设计，同工节能； 4、操作弹性空间大，可在1:4-5.625范围内高效运行； 5、设备尺寸，通常约为传统旋风分离器直径1/2~2/3；
6、对气流中携带的固体颗粒物和蜡状粘性质具有超强耐受性，不堵塞，无备品备件，运行维护费用低。
分离效率：
在通常情况下，通过精准动力学分离技术设计平台系统组态设计完成的气固液旋流分离器，定量分离能力达到100%分离脱除5微米及以上尺寸液滴，分离器出口气体微小液滴残留量小于0.1Gal/MMSCF。不同工况下准确分离精度和深度，可通过精准动力学分离技术设计平台准确获得。
特别需要注意的是：
气固（液）旋流分离器，属于动力学分离精准技术，必须由专业的动力学分离技术公司通过精准动力学分离技术设计平台准确设计、正确组态完成，才能在实际运行中发挥高效可靠的分离性能。
气固（液）旋流分离器判别公式：
高效可靠的动力学气固（液）旋流分离器=国际精准动力学分离系统平台准确设计+准确的旋流子组态型式+高效内部流道结构内件！
三者缺一不可！气固（液）旋流分离器，仅从外观上采用某种分离型式和内件，但没有通过国际精准动力学分离系统平台准确设计和正确组态，就是必然存在运行大隐患和低分离效率风险。
关于更多精准动力学分离器技术信息，请登录诺卫能源技术公司网站进行更多了解。也可直接向诺卫公司咨询和寻求技术支持帮助。
高温异型气固旋流分离器在甲烷化气流流化工艺装置中的设计方案
