气液分离器的原理.docx

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气液分离器的原理

气液分离器采用的分离结构很多,其分离方法也有：

1、重力沉降；

2、折流分离；

3、离心力分离；

4、丝网分离；

5、超滤分离；

6、填料分离等。

但综合起来分离原理只有两种：

一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。

气体与液体的密度不同，相同体积下气体的质量比液体的质量小。

二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离（如分离方法4、5）。

液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同，气体分子距离较远，而液体分子距离要近得多，所以气体粒子比液体粒子小些。

一、重力沉降

1、重力沉降的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。

2、重力沉降的优缺点

优点：

1）设计简单。

2）设备制作简单。

3）阻力小。

缺点：

1）分离效率最低。

2）设备体积庞大。

3）占用空间多。

3、改进

重力沉降的改进方法：

1）设置内件，加入其它的分离方法。

2）扩大体积，也就是降低流速，以延长气液混合物在分离器内停留的时间。

1）设计简单。

2）设备制作简单。

3）阻力小。

缺点：

1）分离效率最低。

2）设备体积庞大。

3）占用空间多。

3、改进

重力沉降的改进方法：

1）设置内件，加入其它的分离方法。

2）扩大体积，也就是降低流速，以延长气液混合物在分离器内停留的时间。

优点：

４、由于气液混合物总是处在重力场中，所以重力沉降也广泛存在。

由于重力沉降固有的缺陷，使科研人员不得不开发更高效的气液分离器，于是折流分离与离心分离就出现了。

二、折流分离

１、折流分离的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。

２、折流分离的优缺点

优点：

１）分离效率比重力沉降高。

２）体积比重力沉降减小很多，所以折流分离结构可以用在（高）压力容器内。

３）工作稳定。

缺点：

１）分离负荷范围窄，超过气液混合物规定流速后，分离效率急剧下降。

２）阻力比重力沉降大。

３、改进　

从折流分离的原理来说，气液混合物流速越快，其惯性越大，也就是说气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，如果液体流到收集壁的边缘时还没有脱离气体的这种推动力，那么已经着壁的液体将被气体重新带走。

在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，气体这种继续推动液体的力将越大，液体将会在更短的时间内流到收集壁的边缘，而液体流到底部需要的时间不变，也就是说有更多已经着壁的液体被带走而没有分离下来。

３）液体没有固定的形状，容易碎化，在着壁的同时，会产生更细的液滴重新返回气相中，随着流速的增大，液体收集壁的碰撞力越大，其碎化的倾向越大，而我们知道越细的液滴其惯性越小，越容易被气体带走。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）针对第一点，可以增大分离器体积，也就是降低流速。

2）针对第二点，如果我们对已经着壁的液体进阻挡，使其不能流到收集壁的边缘，或者让气体和已经着壁的液体分开，不产生或减弱推动作用，折流分离器的分离效率将大大提高。

3）针对第三点，如果我们对钢性收集壁进行改造，使液滴着壁的碰撞力减小，那么折流分离器的分离效率也将大大提高。

从上述目标出发，本公司对折流分离器的钢性收集壁进行了改造，折流分离器的分离效率大大提高，分离负荷范围大大增加（复制如下链接看第６７８页图１２３４。

三、离心分离

１、离心分离的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起旋转流动时，液体受到的离心力大于气体，所以液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。

２、离心分离的优缺点

优点：

１）分离效率比重力沉降高。

２）体积比重力沉降减小很多，所以离心分离结构可以用在（高）压力容器内。

３）工作稳定。

缺点：

１）分离负荷范围窄，超过气液混合物规定流速后，分离效率急剧下降。

２）阻力比重力沉降大。

３、改进　　

从离心分离的原理来说，气液混合物流速越快，其离心力越大，也就是说气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在旋流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越大，受到气液剪切的影响越大，也就是说已经着壁的液体越容易重新回到气相中而被带走。

在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，气体这种继续推动液体的力将越大，同时单位时间内分离液体会更多，液体的厚度越大，也就是说有更多已经着壁的液体被带走而没有分离下来。

３）液体没有固定的形状，容易碎化，在着壁的同时，会产生更细的液滴重新返回气相中，随着流速的增大，液体收集壁的碰撞力越大，其碎化的倾向越大，而我们知道越细的液滴其惯性越小，越容易被气体带走。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）针对第一点，可以增大分离器体积，也就是降低流速。

２）针对第二点，如果我们让气体和已经着壁的液体分开，不产生或减弱推动作用，离心分离器的分离效率将大大提高。

３）针对第三点，如果我们对钢性收集壁进行改造，使液滴着壁的碰撞力减小，那么离心分离器的分离效率也将大大提高。

四、填料分离

１、填料分离的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡填料表面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。

由于填料相对普通折流分离来说具有大得多的阻挡收集壁面积，而且多次反复折流，液体很容易着壁，所以其分离效率有提高。

２、填料分离的优缺点

优点：

１）分离效率比普通的折流分离或普通的离心分离高。

２）结构简单，只需制作一个填料架。

３）体积比普通的折流分离器或普通的离心分离器小。

缺点：

１）分离负荷范围更窄，超过气液混合物规定流速或者液气比后，分离效率急剧下降。

２）阻力比普通的折流分离器或普通的离心分离器大。

３）工作较不稳定　，容易带液。

４）填料易碎。

５）填料易堵。

６）填料的选择很重要。

３、改进　　

从填料分离的原理来说，气液混合物流速越大或者液气比越大，其气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越来越厚，气体的流通面积越来越小，气液流速越来越大，在这双重影响下，已经着壁的液体将很容易被气体重新带走。

如果流速增大或者液气比增大，会相对容易地带液。

３）填料的种类较多，其分离性能不同，但不管哪种填料，都很容易被固体杂质堵塞，因为连液体下流的过程都比较复杂甚至被阻挡，固体杂质在某个位置堵塞就很正常了。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）增大分离器体积，也就是降低流速。

２）使用规整填料。

３）在其前面串联折流分离或者离心分离。

五、丝网分离

１、丝网分离的原理简述

由于气体与液体的微粒大小不同，液体与气体混合一起流动时，如果必须通过丝网，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在丝网上，并在重力的作用下下流至分离器底部排出。

丝网的筛分作用也类似折流分离，只是其阻挡收集表面积在单位体积内比填料更大，折流次数在单位体积内更多，并且由于液体的表面张力使丝网孔径更小，从而起到了筛分作用。

２、丝网分离的优缺点

优点：

１）分离效率比填料分离高。

２）结构简单，只需制作一个丝网固定装置。

３）体积比填料分离器小。

缺点：

１）分离负荷范围很窄，超过气液混合物规定流速或者液气比后，分离效率急剧下降。

２）阻力比普通的折流分离器或普通的离心分离器大。

３）工作不稳定　，很容易带液。

４）很易堵。

６）丝网的目数以及材质选择很重要。

３、改进　　

从丝网分离的原理来说，气液混合物流速越大或者液气比越大，其气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越来越厚，气体的流通面积越来越小，会产生液堵现象，气液流速越来越大，在这双重影响下，已经着壁的液体将很容易被气体重新带走。

如果流速增大或者液气比增大，会很容易地带液。

３）丝网的目数不同，其分离性能不同，但不管哪种丝网，都很容易被固体杂质堵塞，因为连液体下流都很慢，固体杂质在某个位置堵塞就很正常了。

４）丝网的材质不同，其分离性能不同，主要原因跟液体润湿性能有关，如果这种材质能降低液体在其表面的润湿性能，将有利于液体的下流，一般的丝网其材质为普通钢丝或不锈钢丝，但不管哪种丝网，都不可能完全解决液体表面润湿性能的问题。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）增大分离器体积，也就是降低流速。

２）对丝网的目数以及材质重新进行选择。

３）在其前面串联折流分离或者离心分离。

六、微孔过滤分离

１、微孔过滤分离的原理简述

由于气体与液体的微粒大小不同，液体与气体混合一起流动时，如果必须通过微孔过滤，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在微孔过滤器上，并在重力的作用下下流至分离器底部排出。

微孔过滤分离器的筛分作用是真正意义上的筛分，其微孔直径一般在50微米以下，也就是说大于它微孔直径的液体微粒不能通过。

当然其分离机理比较复杂，由于其属于微观过程，所以需要深入研究。

微孔过滤分离器的阻挡收集表面积在单位体积内极大，折流次数和筛分次数在单位体积内比丝网更多。

２、微孔过滤分离的优缺点

优点：

１）分离效率极高。

２）结构简单，只需制作一个微孔过滤器固定装置。

３）体积比丝网分离器小。

缺点：

１）分离负荷范围极窄，超过气液混合物规定流速或者液气比后，分离效率急剧下降

2）超过气液混合物规定流速或者液气比后，而且容易发生液阻现象，阻力急剧上升。

3）阻力比普通的折流分离器或普通的离心分离器大。

4）工作极不稳定　，很容易带液。

5）极易堵。

6）微孔过滤器的种类以及材质选择很重要。

３、改进　　

从微孔过滤分离的原理来说，气液混合物流速越大或者液气比越大，其气液分离的难度越大，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体对已经着壁的液体人着很强的剪切作用，带来的问题是明显的：

A液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越来越厚，气体的流通面积越来越小，很容易产生液堵现象，气液流速越来越大，在这双重影响下，已经着壁的液体将很容易被气体重新带走。

如果流速增大或者液气比增大，会很容易地带液。

B液体微粒细化，通过微孔过滤器而没有分离下来的液体基本上物理分离（吸附分离除外）已经没有办法再分离出来了，因为其粒径太小。

３）微孔过滤器的微孔直径不同，其分离性能不同，但不管哪种微孔过滤器，都极容易被固体杂质堵塞。

４）微孔过滤器的材质不同，其分离性能不同，主要原因跟液体表面润湿性能有关，如果这种材质能降低液体在其表面的润湿性能，将有利于液体的下流，并缓解液阻现象，微孔过滤器其材质有陶瓷、玻璃纤维，粉末冶金等，但不管哪种微孔过滤器，都不可能完全解决液体表面润湿和液阻问题。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）增大分离器体积，也就是降低流速。

２）对微孔过滤器的种类以及材质重新进行选择。

３）在其前面串联折流分离或者离心分离。