压缩机前置分离器及高效复合分离技术

  压缩机在石油、化工、冶金、电力、燃气及医药等行业中已广泛应用，气体进入压缩机之前均需除去气体中液体及固体颗粒杂质，大多数工业气体(如空气、原料气及各类燃气)通常带有各种液体及固体杂质(如右图所示)，例如焦炉煤气，通常含有较多量的苯、焦油等液体及煤粉、萘等固体杂质，这些粘稠的液体参杂着固体颗粒一道进入燃气压缩机，会对压缩机的运行带来很大影响，有时连续工作时间不到数小时即无法运行，因此压缩机的前置分离器是必不可少的。另外、焦炉煤气通常压力接近常压，允许分离器的阻力不超过2～3kPa，非常低的阻力限制和很高的分离效率要求使得分离器的选择变得异常困难。

  传统的压缩机前置分离器主要包括离心式分离(包括重力沉降及各类旋风分离器)和过滤式分离(包括各类滤芯、丝网除雾器及填料)，但这类分离器单独使用已经很难满足压缩机对前置分离器越来越高的技术要求：即同时达到过滤精度高、阻力低、适应高效捕集粘稠液体及稳定运行周期长等要求。如果仅简单的将各类分离器串联起来使用不但会造成很大的成本浪费且难以满足低阻力的要求，因此开发新型压缩机高效前置分离器具有很现实意义。

  目前国内外各个工业领域应用较为广泛的压缩机前置分离器当属滤芯式过滤器了，滤芯式过滤器具有一次性投资小、结构简单及过滤精度较高等优点，但其缺点也非常明显：①纳污量(容尘量)小，滤芯需频繁更换，运行成本高；②滤芯的过滤精度越高，在处理相同气量的条件下其运行阻力也越大；③通常不适合高效捕集液体，因为液体没有明确的粒度(液滴的粒度是变化的或是不定型的)，相对于固体颗粒有明确的粒度(通常认为固体颗粒的粒度是定型的)是完全不同的。同时由于液体常常与固体杂质混合后产生板结的滤饼，极易将滤料上过滤孔堵住，造成运行阻力直线上升而无法运行。

  根据工业气体中含有各种液体及固体等杂质的工艺条件，上海卓旋化工科技有限公司对工业气体除杂质的净化工艺路线相对于国内外常见的滤芯过滤等分离方法，在解决问题的思路上有显著不同，采用的高效复合分离技术完美地解决了上述难题，为我司的自主知识产权，我公司研发的“ZFS系列高效前置分离器”在国内外已有近百套的工业应用实例，创造了装置连续两年以上不用维修的纪录，得到了国内多家知名压缩机企业的认可。

  “ZFS系列高效前置分离器”采用了超高效复合分离技术(如右图所示)，“ZFS系列高效前置分离器”具备三重分离效应，即：第一级“重力沉降分离”+第二级“高效旋风分离”+第三级“高效气体过滤”。

  1) 含有各种液体及固体等杂质的气体首先由分离器进气口进入一个大的重力沉降室，由于此时的气体流速突然降低，气体中一些大的液滴及固体颗粒(如50～100μm以上)会因重力而落入分离器下隔板处，这些杂质进而通过降液管进入容器底部的排灰储罐。

  2) 经过预分离的气体随后进入分离器内部的多台旋风分离器，我公司开发研制的MEII型多管式高效旋风分离器对20μm的杂质分离效率高达99%以上(相同条件下旋风除液效果要优于去除固体颗粒)，各类杂质可通过旋风分离器下部的排灰储罐在线排放，采用MEII型多管式高效旋风分离器可很大限度地减轻后序高效气体过滤器的工作负荷，从而大大延长高效过滤器的检修周期。

  3) 高效气体过滤器作为精密净化设备，采用多层结构形式，即设置成多个或单个过滤箱体, 每个箱体内填装具有强吸附能力的特制中空纤维(SZX系列)作为滤料，由下至上按密度(或空隙率)逐步从疏松到致密，这种结构使颗粒较大的杂质在下层较粗的滤料得到截留，而较小的颗粒杂质在上层的较密的滤料得到捕集，即杂质颗粒在多层滤料中呈立体分布状态；同时由于特制纤维的中空或多孔结构, 纤维还具备“吸附”效应, 高效气体过滤器的总净化效率可大于99.999%(备有40余种SZX系列的滤料，可以根据需要任意调整过滤精度)。常见的滤芯式过滤器从原理上属“表面过滤”，而高效气体过滤器属“深层过滤”范畴，相对于滤芯式过滤器，高效气体过滤器的纳污量(容尘量)远大于滤芯或滤管式过滤器(纳污量约高千倍)，在捕集相同质量的杂质后，高效气体过滤器的阻力相对来说小得多(原因是中空纤维滤料具有很大的空隙率)，因此高效气体过滤器可以确保长期稳定运行而不用检修。此外，特制的中空纤维滤料(属柔性滤料)具有很大的弹性，滤料不会因气量的巨大波动及总阻力的增大而遭到破坏，具备极好的耐受性。即便处理气量在100%的范围内波动，高效气体过滤器捕集效率也不受影响，因此高效气体过滤器的性能非常稳定。高效气体过滤器同时兼有高效率、低阻力、运行稳定可靠、高纳污量(更换滤料的检修周期很长)、高耐受性(滤料不会因受压而损坏)等几个优点，对保护后系统效果显著。

     4) ZFS系列高效前置分离器的总阻力ΔP值是一可变值，其上限是由用户根据实际情况自行决定的。初始时高效气体过滤器的总阻力(即空白阻力)ΔP较小，随着时间的推移，气体中的杂质颗粒越来越多被捕集，系统总阻力ΔP会缓慢逐步增加。根据过程计算，在通常情况下，ZFS系列高效前置分离器更换滤料的检修周期可超过壹年以上(视固体杂质进口浓度等变化)。滤芯式过滤器由于滤芯遭受较大的压差后很容易造成滤芯报废，其允许的总差压ΔP较小，而高效气体过滤器没有此限制，因此只要不影响输气，总阻力ΔP值可以设定的高一些。