天然气用聚结过滤元件性能的测定与分析

为了评价目前天然气净化用滤芯气液分离性能,利用聚结型滤芯气液过滤性能的检测装置研究了滤芯的放置方式、滤芯的有效厚度及填充密度等相关因素对气液过滤性能的影响。结果表明：在相同条件下,滤芯垂直于地面放置比水平位置放置时排液较顺畅,气液过滤效果较好,并且压降至少降低25%;不同材质滤芯,随着滤芯厚度在6~32mm范围内增加,滤芯稳态压降增加,过滤器出口液滴浓度减小,过滤性能提高;滤芯的填充密度增加,滤芯压降增大,过滤器出口液滴浓度减小。     

疏油改性对玻纤聚结元件气液过滤性能的影响

气液聚结元件在压缩气体净化等工业领域应用广泛,目前聚结元件的性能难以满足行业不断增长的需求,但是提高聚结元件过滤效率的同时,阻力也会随之升高,不利于其综合性能的优化。为研制低阻高效的聚结元件,利用不同浓度氟硅氧烷丙烯酸酯溶液对聚结滤材进行疏油改性,分析了表面能不同的滤材在气液过滤过程中压降、过滤效率以及二次夹带现象的变化,并对改性在聚结滤芯上的应用效果进行研究。结果表明,改性滤材在过滤效率提高10%的同时,稳态压降可降低约30%。滤材表面性质变化导致的跳跃压降减小是稳态压降降低的主要原因;滤材内液体分布对扩散、惯性分离作用的增强以及二次夹带的减少是效率提高的主要原因。对于表面能不同的疏油滤材,稳态压降和效率均随表面能的减小而升高。聚结滤芯经过改性后品质因子最大可提高92%。     

折叠滤芯气液过滤性能测试及优化

采用聚结型滤芯气液过滤性能实验装置,研究了油雾加载率和表观过滤速度对折叠滤芯过滤性能的影响及涂覆粘合剂对折叠滤芯过滤性能的优化作用。结果表明,涂覆粘合剂后,滤材抗张力强度明显增大,滤材孔径减小。随油雾加载率增大,滤芯过滤层液体运移通道数增加,通道压降升高。初始压降随表观过滤速度增加而升高。粘合剂主要凝固在渗透性低的区域,压降变化较小。表观过滤速度增加抑制了二次夹带,折叠滤芯过滤效率升高,而由于粘合剂脱落,涂覆粘合剂的滤芯过滤效率下降。表观过滤速度为0.10 m/s时,随油雾加载率增大,聚结在滤材表面的粘合剂抑制夹带,滤芯过滤效率升高。     

聚结层排布对高压天然气净化用滤芯过滤性能影响的实验研究

本工作利用聚结滤芯过滤性能实验装置,通过改变滤芯内部的滤材排布,研究了聚结层为单一滤材以及由不同滤材排布组合的滤芯过滤性能,分析了聚结层排布方式对过滤效率、压降、饱和度及液体分布的影响。结果表明,由单一滤材组成的滤芯过滤效率随滤材孔径减小而增大,但孔径最小时由于压降较高,导致滤芯综合过滤性能反而最差。疏油在前、亲油在后的聚结层排布方式可提高滤芯过滤效率、减少液滴二次夹带,且以两层相同滤材交错排列的滤芯过滤效率比单层滤材交错排列明显更高,压降也相对较低,使得综合过滤性能显著提升。继续增加进气侧的疏油滤材层数可延缓压降增长、提高运行寿命,滤芯稳态品质因子达到最大值(0.30 kPa-1)。聚结层排布方式对滤芯过滤性能的影响主要通过改变液体分布形式而实现,且末层滤材的通道结构变化是导致不同聚结层排布方式的滤芯过滤性能出现差异的主要原因。     

气液过滤过程中液滴二次夹带现象分析

在天然气长距离输送过程中,天然气夹带的液滴严重影响压缩机组的安全可靠运行。利用所建立的滤芯过滤性能检测装置,以癸二酸二辛酯为实验介质,分析了天然气净化用滤芯气液过滤过程中液滴二次夹带现象的特征,比较了滤材润湿性和过滤速度等参数的影响。结果表明:当滤芯仅由聚结层组成时,滤芯过滤过程中存在液滴二次夹带现象,二次夹带将导致下游气体中液滴数量增多,且有较大液滴出现,稳态阶段滤芯累积效率在大粒径处下降;液滴在滤材表面的润湿性对二次夹带现象具有重要影响,可润湿型滤材表面更易出现液滴二次夹带现象,在相同过滤速度下,若需提高过滤效率,宜选用不可润湿型滤材制作工业滤芯;在0.1～0.3 m·s^-1过滤速度范围内,提高过滤速度可减少液滴二次夹带现象的发生,与不可润湿型滤芯相比,可润湿型滤芯过滤效果的改善更为明显;滤芯增加排液层可有效消除液滴二次夹带现象。     

天然气滤芯三相过滤过程的压降特性

通过气固、气液交替和混合过滤实验,研究了天然气工业用滤芯气液固三相过滤性能.通过观测滤芯表面显微结构,研究了不同阶段滤芯压降变化的原因和过滤机理.结果表明,在相同过滤条件下,含尘滤芯气液过滤时,由于液滴与滤饼层相互作用,滤芯表面纤维结构不断变化,依据压降的变化趋势,过滤过程可分为4个阶段:气固过滤、表面滤饼层脱落、液滴填充及表面过滤.含液滤芯气固过滤可分为初始过滤和粉尘填充2个阶段;滤芯持液量不同,气固过滤压降呈相似变化规律.三相过滤压降的增长速率介于气固过滤和气液过滤之间,液滴可有效抑制气固过滤压降的增长.     

天然气聚结过滤分离技术应用

气体中夹带的微小液滴和油雾难以分离是天然气生产、输送过程中的一个突出难题,本文对国内外常用的几种气液分离技术进行了比较,着重介绍高效聚结过滤分离器的结构特点、工作原理,以及在埕岛中心三号平台天然气处理橇块中的应用。现场应用结果说明采用高效聚结过滤分离器可以将气体中的液体和固体污染物脱除到检测不出来的水平。     

压缩机润滑油雾滤芯过滤性能分析与改进研究

利用现场高压和实验室常压滤芯性能评价装置，对比了不同工况下的滤芯过滤性能，分析了液体物性和油雾浓度对滤芯过滤性能的影响规律，提出了滤芯改进方法并进行了效果验证。结果表明，由于气液相互作用改变，高压下滤芯过滤效率相比常压略低，但常压工况过滤性能变化规律能反映现场实际运行性能。与气体流量相比，液体黏度对中效滤芯的过滤效率影响更大，且滤芯在过滤高黏度液体时才会出现压降的显著上升。油雾浓度对中效滤芯的压降影响受液体黏度控制，高黏度时压降随油雾浓度升高而升高，但低黏度时压降基本不随油雾浓度变化。由于流量对液滴扩散捕集作用的影响，低流量时滤芯对高黏度液体的过滤效率随油雾浓度降低反而升高。通过调整滤芯内部的滤材组成及排布方式，可实现小尺寸液滴的高效捕集，对癸二酸二辛酯液滴的过滤效率相比原滤芯至少提升50%。研究结果对于指导天然气储运过程中滤芯性能提升与机理认识具有重要意义。     

孔径梯度分布对亲油型滤材气液过滤性能的影响

在天然气净化、大型旋转机械曲轴箱通风和压缩空气过滤等领域,气液聚结过滤器具有广泛的应用。利用滤材过滤性能实验装置,分析了气液过滤过程中不同孔径梯度分布的亲油型滤材的压降、穿透率和饱和度变化,比较了其过滤性能、内部液体分布特性以及对液滴二次夹带现象的影响。结果表明：在气液过滤过程“通道压降”阶段,孔径递增滤材压降和0.8 μm以上液滴穿透率的变化曲线具有明显的分层特征。不同孔径梯度分布滤材的稳态过滤性能存在明显差异,主要原因是滤材内部存在液体运移通道的传递现象。通过与孔径递减和孔径均匀分布滤材的稳态过滤性能对比,发现孔径递增滤材在保证较低压降的同时具有最高的品质因子,有利于减少液滴二次夹带现象的发生,且对0.8 μm以上不同粒径液滴均具有最高的过滤效率,即孔径递增滤材在气液聚结过滤器设计中更具优势。     

孔径梯度分布对亲油型滤材气液过滤性能的影响

在天然气净化、大型旋转机械曲轴箱通风和压缩空气过滤等领域,气液聚结过滤器具有广泛的应用。利用滤材过滤性能实验装置,分析了气液过滤过程中不同孔径梯度分布的亲油型滤材的压降、穿透率和饱和度变化,比较了其过滤性能、内部液体分布特性以及对液滴二次夹带现象的影响。结果表明:在气液过滤过程"通道压降"阶段,孔径递增滤材压降和0.8μm以上液滴穿透率的变化曲线具有明显的分层特征。不同孔径梯度分布滤材的稳态过滤性能存在明显差异,主要原因是滤材内部存在液体运移通道的传递现象。通过与孔径递减和孔径均匀分布滤材的稳态过滤性能对比,发现孔径递增滤材在保证较低压降的同时具有最高的品质因子,有利于减少液滴二次夹带现象的发生,且对0.8μm以上不同粒径液滴均具有最高的过滤效率,即孔径递增滤材在气液聚结过滤器设计中更具优势。     

天然气滤芯性能试验方法的探讨

天然气需求量的快速增加,为天然气管网的建设与开发提供了巨大的发展空间。而天然气管道中的污染物杂质会对天然气管线及仪表设备等安全运行产生不利影响。天然气滤芯是去除天然气污染物的主要元件,其性能好坏直接影响到管道与设备的稳定运行。研究了现有天然气滤芯性能试验方法,在分析滤芯实际工作条件与运行状况的情况下,提出将容尘效率测试加入到天然气滤芯性能测试中,并给出了新的天然气滤芯测试方法和流程。该方法更能体现天然气滤芯在实际工况下的过滤效率,对天然气滤芯测试和新型天然气滤芯的研发,有一定的指导意义。     

旋风过滤装置天然气脱水试验研究

旋风过滤装置在气液分离领域有着广泛的应用。为此设计一种新型的旋风过滤分离装置,该装置具有分离效率高,设备适应性强,清洁环保、操作稳定等传统天然气脱水设备不具备的优点。试验中对不同的含液浓度和入口气速对分离效率和溢流压降的影响进行了研究及分析。试验结果显示:随着气速的增加分离效率会出现不同幅度的下降而可以反映能耗的溢流压降在不断上升;含液浓度的变化对溢流压降没有明显的影响,而含液浓度的提高可以在不同程度上提高分离效率。通过实验结果可以分析得出旋风过滤装置在入口气速8~10 m/s且含液浓度在20~25 g/m~3的情况下具有较好的分离性能。     

天然气净化厂闪蒸气回收技术研究与应用

天然气净化厂投产以来闪蒸气量比设计值高很多,其主要成分为甲烷,约占90%以上,直接放火炬能源浪费较大。为了回收利用闪蒸气,根据其成分、水露点和压力的特点,开发出了可直接回收利用为燃料气的工艺:闪蒸气吸收塔扩径、聚结滤芯气液分离等技术,实现了闪蒸气全部回收,同时有效降低了消泡剂加注频次。     

分体式过滤滤芯及内件系统的研究和应用

针对现有天然气长输管道过滤分离器内件系统拆卸安装复杂、危废处理难度大、密封失效等问题,采用纳米纤维静电纺丝技术制作滤材、颗粒过滤性能测试系统对滤材与滤芯评价、全自动管式滤芯设备制造,建立一套分体式过滤器内件系统。结果表明：分体式内件系统在0.65MPa压力下无变形,单支滤芯重量降低55%,滤芯密封失效风险降低67%,作业效率提高60%以上,且滤芯可以完全燃烧。滤材表面改性后过滤效率有提升,且孔径越小提升效果越显著;孔径梯度递减的疏油疏水滤芯在保持较低压降的同时具有较高的品质因子,提高对亚微米颗粒的分离效率。此研究成果在中俄东线安平压气分输站应用,填补了国内空白。     

高压工况对天然气滤芯性能影响的实验研究

为探究高压工况下天然气滤芯的过滤性能变化规律及影响因素,选取了四种规格的滤芯为研究对象,开展了现场实验和实验室性能测试。发现在现场运行410 d后,四种滤芯的压差平均增长约20%,在相同气固过滤实验条件下压差增长速率更大,而四种滤芯的过滤效率和品质因子的差异相对缩小。高压工况下过滤材料压缩了7%~31%,大量颗粒嵌入过滤材料或沉积在表面,各过滤层的透气度普遍下降,而抗拉强度均有所上升。结果表明,选用孔径分布均匀的纤维材料、过滤精度梯级设计的复合材料,对过滤层打褶以及采用导流式骨架,均有助于滤芯在高压运行工况下长周期稳定可靠运行。     

液液聚结分离器原理及石油化工中的应用

对非均相液-液两相的聚结分离机理,以纤维类介质为例,将聚结过程分为液滴捕集、液滴聚结和液滴沉降,同时也对影响聚结分离的因素进行了阐述.在此基础之上,介绍了目前在石油化工行业中应用比较广泛的高效的液-液两相分离设备:单级聚结器和二级聚结分离器,重点论述滤芯式聚结分离设备.为在石油化工领域中液-液分离提供指导和借鉴作用,为实现经济、有效的分离操作提供理论和实践支持.最后指出液-液两相聚结分离技术及设备的发展方向.     

过滤分离器结构的优化分析

通过改变过滤分离器配流盘的结构来调节流体进入聚结滤芯的流量,达到改变过滤分离器内部流场流动的目的。运用CFD(Computational Fluid Dynamics)软件对结构改变后的过滤分离器内部流场进行分析,发现改变后的配流盘使得过滤分离器内部流场的流速分布更加均匀,从而达到提高过滤分离器的过滤分离效率的目的。     

三段式聚结板气液分离器性能实验研究

为优化聚结板结构、合理选择适合于不同现场的聚结构件,针对三段式聚结板气液分离器进行了可视化实验研究;通过实验改变聚结板板倾角β及板间距b等条件,得到聚结板分离效率与气流速度、压降与气流速度变化曲线,并分析解释其分离机理。若聚结板结构参数确定,当气流速度达到9 m/s时,分离性能较为理想。当气流速度高于临界破膜速度时,二次夹带现象显著,分离效率出现下降趋势。     

亲油型聚结滤芯饱和度预测模型研究

纤维聚结滤芯广泛用于压缩空气净化、发动机曲轴箱通风、加工和切割等一系列工艺过程中,用于除去气流中的液体气溶胶颗粒。由于聚结滤芯饱和度对于过滤效率及阻力具有重要影响,因此建立饱和度与滤材参数及操作条件之间的关系将有助于优化滤芯结构并提高过滤性能。目前实际工业用聚结滤芯通常由多层微米级玻璃纤维材料组成,然而现有计算模型无法用于此类滤芯的饱和度预测。因此,本文基于多种常用亲油型聚结滤芯压降及饱和度实验测试结果,根据"跳跃-通道"模型及毛细管理论建立了新的饱和度预测模型。通过与大量已发表文献数据对比发现,当饱和值大于0.2时,预测值与实验结果吻合度较好,相对偏差≤20%。随着饱和度的降低,滤芯润湿区域和非润湿区域之间界限逐渐明显,此时无需对毛细管半径进行修正。然而,新模型仍然要依靠压降测量值进行计算,这一问题需在后续工作中加以解决。     

聚结材料油水分离性能检测方法

自制聚结脱水简易检测装置,考察市场现有聚结滤芯产品的聚结脱水性能,研究流速、初始水含量、乳化时间等因素对聚结滤芯脱水性能的影响。结果表明流速范围在250~400 ml/min之间、初始水含量为0.1%和3%,乳化时间为5 min和15 min几种试验参数下,聚结滤芯脱水性能与试验参数变化无关;市场上聚结滤芯产品脱水性能相当,其中聚结滤芯Y的性能稳定性略差。