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摘要：本文主要是对一氧化碳变换装置的气水分离器的分离形式进行研究，通过对高效分离叶片与传统丝网设计进行对比研究，从优化设计、分离效果、设备投资等方面综合比较，结合高效分离器在宁煤400万吨/年煤制油示范项目的首次成功应用，最终对变换装置气水分离器的选型提出合理建议。
关键字：煤制油；高效叶片分离器；丝网分离器；工业应用
引言
神华宁煤400万吨/年煤制油项目是国家“十二五”规划的重点示范项目，该项目一氧化碳变换装置从2012年开始工艺包设计，于2016年10月27日一次投运成功，产出合格变换气及未变换气。该项目一氧化碳变换工艺技术由青岛联信催化材料有限公司提供，变换装置气液分离器选择为高效叶片分离器。共设置有6套变换装置，是国内目前单套设计和在运行最大的煤化工装置。本文以400万吨/年煤制油项目变换高效分离器的选型研究及应用为主，全面对传统丝网与高效叶片分离器在变换装置应用特点进行研究比较，同时结合高效分离器在神华宁煤400万吨/年煤制油示范项目的成功应用，对气水分离器的选型提出合理建议。
1 气液分离设备的现状与比较
1.1传统丝网分离器
工作原理：
夹带有液滴的气体以一定速度上升通过丝网时，液滴与丝网细丝发生碰撞而被附着在细丝的表面上，由于细丝的可润湿性，在液体表面张力及细丝毛细管效应的联合作用下，液滴逐渐聚结长大，直到聚结的液滴大到其自身所产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从细丝上分离掉落，经分离器底部收集。
特点：
1）应用普遍，业绩广泛；2）能满足变换装置基本分离要求，但分离效率低；
3）价格便宜，成本低。
1.2高效叶片分离器
工作原理
1）夹带液滴的气体一旦进入高效分离叶片的通道，将被叶片立即分离成多个区域，气体在通过各个区域过程中将被叶片强制进行多次快速的流向转变，在离心力的作用下，气体中所夹带的液滴被从气流中分离出来。
2）被分离出来的液滴与叶片发生多次动能碰撞，液滴附着在叶片表面后通过聚结效应形成液膜。
3）附着在叶片表面的液膜在自身重力，液体表面张力和气体动能的联合作用下被推入叶片的夹层，并在夹层中汇流成股，通过重力沉降流入到叶片下方的积液槽进行收集。
4）最终得到经过完全净化处理的、不再含有夹带液滴的干净气体从叶片后端流出。
（2）特点：
1）高效立式叶片分离可以处理液气比很高的工况，尤其是因夹带的液体量过大容易造成段塞流的场合。2）高效立式叶片分离器所设计的直径比传统丝网或其它分离设备所需要的分离器直径明显减小，可以减小设备投资。
1.3传统丝网分离器与高效叶片分离器的比较
（1）应用业绩分析
在神华宁煤400万吨/年煤制油项目变换装置气液分离器选型前，尚无高效叶片分离器应用于一氧化碳变换装置的运行经验及直接数据。但从煤制油项目与主流高效叶片分离器厂家普尔利斯、泰斯达等技术交流及其技术原理来看，高效分离器技术比较成熟，另外其在其它行业的应用效果还是获得了认可，尤其是甲醇分离器（压缩机之前要求更为苛刻）应用效果明显。
（2）投资分析
一氧化碳变换装置的气水分离器如果采用传统丝网作为气液分离元件，分离器的直径和高度等尺寸都偏大。因其操作压力高，壳体壁厚较厚，且均采用Q345R内衬304L的材质。煤制油项目变换装置每系列设置有8台气水分离器，6系列共计48台，如果使用叶片分离元件代替传统丝网，分离器的尺寸有30%的降低空间，很大程度上能够降低变换装置的设备投资及占地面积。
按照6系列48台分离气核算节约投资费用约955x2=1910万，可大幅降低投资成本。
实际应用情况分析
1）神宁400万吨/年煤制油项目变换装置于2016年10月27日一次投运成功，负荷在45-110%之间装置运行状态良好，运行一年来，经气液分离器处理后合成气未发生过明显带液现象，分離器液位控制稳定。
2）变换装置系统压降小于设计值0.45MPa，未出现上涨趋势。
3）2017年10月装置检修拆检发现，分离器叶片完好，未出现变形损坏现象，同时，叶片表面干净，无结垢。
结语
（1）高效叶片分离器在神华宁煤400万吨/年煤制油示范项目变换装置取得首次工业化成功应用。
（2）高效叶片分离器在变换装置应用可有效降低装置投资，节约成本。
（3）通过实际运行发现，高效叶片分离器运行寿命长，不易结垢，提高了装置运行周期，同时，降低了运行成本。
作者简介：
范为鹏（1984—），男，2006年毕业于西安科技大学化学工程与工艺专业，工程师，现工作于神华宁煤煤制油分公司，主要从事煤气化、一氧化碳变换生产及技术管理工作。
关键字：煤制油；高效叶片分离器；丝网分离器；工业应用
引言
神华宁煤400万吨/年煤制油项目是国家“十二五”规划的重点示范项目，该项目一氧化碳变换装置从2012年开始工艺包设计，于2016年10月27日一次投运成功，产出合格变换气及未变换气。该项目一氧化碳变换工艺技术由青岛联信催化材料有限公司提供，变换装置气液分离器选择为高效叶片分离器。共设置有6套变换装置，是国内目前单套设计和在运行最大的煤化工装置。本文以400万吨/年煤制油项目变换高效分离器的选型研究及应用为主，全面对传统丝网与高效叶片分离器在变换装置应用特点进行研究比较，同时结合高效分离器在神华宁煤400万吨/年煤制油示范项目的成功应用，对气水分离器的选型提出合理建议。
1 气液分离设备的现状与比较
1.1传统丝网分离器
工作原理：
夹带有液滴的气体以一定速度上升通过丝网时，液滴与丝网细丝发生碰撞而被附着在细丝的表面上，由于细丝的可润湿性，在液体表面张力及细丝毛细管效应的联合作用下，液滴逐渐聚结长大，直到聚结的液滴大到其自身所产生的重力超过气体的上升力与液体表面张力的合力时，液滴就从细丝上分离掉落，经分离器底部收集。
特点：
1）应用普遍，业绩广泛；2）能满足变换装置基本分离要求，但分离效率低；
3）价格便宜，成本低。
1.2高效叶片分离器
工作原理
1）夹带液滴的气体一旦进入高效分离叶片的通道，将被叶片立即分离成多个区域，气体在通过各个区域过程中将被叶片强制进行多次快速的流向转变，在离心力的作用下，气体中所夹带的液滴被从气流中分离出来。
2）被分离出来的液滴与叶片发生多次动能碰撞，液滴附着在叶片表面后通过聚结效应形成液膜。
3）附着在叶片表面的液膜在自身重力，液体表面张力和气体动能的联合作用下被推入叶片的夹层，并在夹层中汇流成股，通过重力沉降流入到叶片下方的积液槽进行收集。
4）最终得到经过完全净化处理的、不再含有夹带液滴的干净气体从叶片后端流出。
（2）特点：
1）高效立式叶片分离可以处理液气比很高的工况，尤其是因夹带的液体量过大容易造成段塞流的场合。2）高效立式叶片分离器所设计的直径比传统丝网或其它分离设备所需要的分离器直径明显减小，可以减小设备投资。
1.3传统丝网分离器与高效叶片分离器的比较
（1）应用业绩分析
在神华宁煤400万吨/年煤制油项目变换装置气液分离器选型前，尚无高效叶片分离器应用于一氧化碳变换装置的运行经验及直接数据。但从煤制油项目与主流高效叶片分离器厂家普尔利斯、泰斯达等技术交流及其技术原理来看，高效分离器技术比较成熟，另外其在其它行业的应用效果还是获得了认可，尤其是甲醇分离器（压缩机之前要求更为苛刻）应用效果明显。
（2）投资分析
一氧化碳变换装置的气水分离器如果采用传统丝网作为气液分离元件，分离器的直径和高度等尺寸都偏大。因其操作压力高，壳体壁厚较厚，且均采用Q345R内衬304L的材质。煤制油项目变换装置每系列设置有8台气水分离器，6系列共计48台，如果使用叶片分离元件代替传统丝网，分离器的尺寸有30%的降低空间，很大程度上能够降低变换装置的设备投资及占地面积。
按照6系列48台分离气核算节约投资费用约955x2=1910万，可大幅降低投资成本。
实际应用情况分析
1）神宁400万吨/年煤制油项目变换装置于2016年10月27日一次投运成功，负荷在45-110%之间装置运行状态良好，运行一年来，经气液分离器处理后合成气未发生过明显带液现象，分離器液位控制稳定。
2）变换装置系统压降小于设计值0.45MPa，未出现上涨趋势。
3）2017年10月装置检修拆检发现，分离器叶片完好，未出现变形损坏现象，同时，叶片表面干净，无结垢。
结语
（1）高效叶片分离器在神华宁煤400万吨/年煤制油示范项目变换装置取得首次工业化成功应用。
（2）高效叶片分离器在变换装置应用可有效降低装置投资，节约成本。
（3）通过实际运行发现，高效叶片分离器运行寿命长，不易结垢，提高了装置运行周期，同时，降低了运行成本。
作者简介：
范为鹏（1984—），男，2006年毕业于西安科技大学化学工程与工艺专业，工程师，现工作于神华宁煤煤制油分公司，主要从事煤气化、一氧化碳变换生产及技术管理工作。