羽叶分离器用于日产百万标方液化天然气工艺包混合冷剂压缩机开车缓冲

2023年11月26日发(作者：北京奔驰车型大全)

羽叶分离器用于液化天然气混合冷剂压缩机开车缓冲罐和入口分离罐设计方案

诺卫能源技术（北京）有限公司

近年来，国内拟建和已经投运的LNG装置，纷纷采用羽叶式高效气液分离器

作为核心单元MRC压缩机系统入口段气液分离罐，主要集中在采用国外工艺包或

知名国内工艺包的日产百万标方LNG大装置。国外LNG工艺包提供商尤其注重对

核心单元MRC压缩系统入口气液分离设备配置，比如GE合资的安珂罗LNG工艺

包、林德LNG液化工艺包等。请大家根据自身LNG项目相关装置情况进行讨论。

以国外LNG工艺包来说，其特别关注MRC压缩系统开车缓冲罐（MRC Startup

Suction Drum）和MRC压缩系统入口分离罐（MRC Suction Liquid Gas

Separator ）。比如，安珂罗工程技术有限公司的日产百万标方LNG工艺包，以

及Linde工程的LNG液化工艺包。

MRC压缩系统开车缓冲罐（MRC Startup Suction Drum），主要用于新项目

开车和装置大修后重新开车时使用，特别是系统温度偏高、系统温度没有降低到

MR稳态系统温度条件时，MR气化量大、带液严重工况。在LNG液化单元出现异

常工况时，也可作为临时事故性MR存储设备使用。某些国内工艺包则不如国外

LNG工艺包重视MRC压缩系统开车缓冲罐的特殊作用，甚至根本没有设置 MRC

压缩系统开车缓冲罐。

MRC压缩系统入口分离罐（MRC Suction Liquid Gas Separator），往往指正

常连续运行中的MRC压缩机系统入口段气液分离罐，包含MRC压缩系统一级入

口分离罐（MRC Stage 1 Suction Liquid Gas Separator ）和MRC压缩系统二级

入口分离罐（MRC Stage 2 Suction Liquid Gas Separator ）。MRC压缩系统二

级入口分离罐（MRC Stage 2 Suction Liquid Gas Separator ），有时也称作MRC

压缩系统级间分离罐（MRC InterStage Suction Separator ）。在LNG装置液化

单元出现紧急故障时，有的企业也把MRC压缩系统入口分离罐用作事故性临时

MR存储设备。

一般而言，作为混合冷剂存储性分离罐，对液态混合冷剂存储量要求较大，且

由于混合冷剂气化量大、气液混合挟带较多，采用卧式布置较好。比如MRC开车

缓冲罐、MRC压缩单元一级入口分离罐。当然，也有的工艺包把MRC开车缓冲罐、

MRC压缩单元一级入口分离罐、MRC压缩单元二级入口分离罐都设计成立式结构

的。相对而言，相同尺寸的卧式结构分离器对液体的存储能力会大于立式结构，但

对内件动力学分离设计和组态技术要求更高。

混合冷剂压缩系统设置气液高效分离器的主要作用是：1、在各级压缩单元入

口，把液态冷剂从入口气流中脱除，避免液相进入压缩机导致压缩困难，电耗增加，

温升过大，甚至对压缩机产生“液击”毁坏核心设备；2、在各级压缩单元出口，

及时把液态冷剂从气流中分离，冷媒仅针对气相进行冷却，避免冷媒消耗于液体冷

却，节能效果明显；3、压缩机级间分离器，则兼具入口分离器和出口分离器作用；

4、此外，该分离器还兼具防喘振、销声和缓冲功能。

在LNG装置混合冷剂压缩单元，精准设计的羽叶分离器，对减小MRC压缩

机系统设计冗余节省投资，降低冷媒冷量消耗，降低压缩电耗等，贡献显著；而对

于旧装置技术升级改造，则可以大幅提高原压缩设备生产能力。因此，无论是新项

目业主还是旧装置业主，还是LNG项目EPC单位，对该类羽叶分离器的设置十分

关注。

传统的LNG装置冷剂压缩单元缓冲分离罐，往往是设置一个没有动力学分离

技术内件的空罐，主要起到入口缓冲作用，而靠重力沉降的液滴液沫分离效果差，

尤其是气量大的工况下分离效果更差，导致进入压缩机的气流挟带液滴液沫量大。

设计单位在对压缩机选型时，不得不基于稳妥保险和可靠因素而大比例放大型号，

使压缩机投资很大。由于进气带液量量大，压缩机功耗、运行故障频发，项目成本

高企。

这里列举西北某LNG项目采用的安珂罗LNG工艺包中，对MRC开车缓冲罐

要求采用羽叶分离内件的详细细节：

1、介质：N2，CH4，C2H4等;

2、O.P.:371kPaA;

3、O.T.: 34.89℃；

4、气相流量：37638.52Am^3/h, MW=35.17, 粘度0.011cp。

安珂罗LNG工艺包对MRC开车缓冲罐的技术要求是：

1、分离效率：4N级2微米；

2、操作弹性：60%~110%；

3、分离器型式：立式；

4、分离内件型式：G50型羽叶+PAD；

5、材料：SS304。

下图是安珂罗工艺包日产百万标方LNG项目MRC开车缓冲罐的简图：

Linde深冷工艺包中要求的混合冷剂循环压缩机级间羽叶高效气液分离器工艺

条件：

1、操作压力：309.79psi；

2、操作压力：100.058F；

3、气相流量：592325.91Lb/h;

4、气相平均分子量：30.87；

5、气相密度：1.918Lb/ft^3;

6、气相粘度：0.011cp；

7、液相流量：922.885gpm；

8、液相密度：32.53Lb/ft^3;

9、液相粘度：0.121cp；

10、液相表面张力：66.24dyne/cm。

由Novel专有精准动力学计算设计系统平台设计完成的的混合冷剂循环压缩机

级间羽叶分离器，性能如下：

1、分离效率：100%脱除6.03微米及以上尺寸液沫，气流中液沫残留量小于

0.1G/MMSCF。

2、额定工况下总体运行压降：0.19psi。

有不少业主，对这类动力学气液分离设备不太了解，也未加重视，将其简单划

分到容器类，发包给容器制造厂制造壳体，附带购买内件进行安装。这种做法有些

本末倒置。羽叶分离器的核心，在于精准动力学气液分离技术内件，而壳体只是一

件“衣服”。

容器制造厂比起业主，更不懂气液分离技术设备。容器制造厂通过投标从业主

获得的上述气液分离器合同价格固定下来，其当然希望买到的内件价格越低越好。

而羽叶分离器，属于精准动力学气液分离技术设备，需要通过精准动力学气液

分离过程水力学计算设计系统平台，才能使其获得分离效率准确可靠的分离设备。

国内分离器制造厂和高校，在5-10年期内难以搭建起完整准确可靠的复杂系统性

计算设计平台，没有能力提供精准可靠的动力学气液分离技术方案。其提供的所谓

技术方案和造价，往往采用“大概加估计”模式得出，一字不差地满口响应业主和

设计方技术要求，却无法提供精准动力学气液分离过程水力学计算书核心技术文件，

以证明其分离器设计之准确性和可靠性，必然导致实际运行结果与业主技术要求相

去甚远。

从多次得到的内件报价信息就会发现：同一工况和技术要求的分离器内件，某

些自称可以提供内件的国内企业技术方案中载明的内件重量，竟然不到国际上通常

重量的1/3，价格也不到标准内件的1/3。

价格和重量“双低”的原因：其一，没有通过国外精准动力学分离技术设计平

台进行系统性准确计算设计，因而没有支付平台设计运行费用和专有技术费用产生

比重较大的精准技术成本。其二，提供的内件空有暗盒外形尺寸，而暗盒中的内件

结构，压根不是羽叶结构，也不知道羽叶式内件如何制造；且暗盒中内件零部件组

态情形令人啼笑皆非，零部件稀稀拉拉，数量差得大多，用材很少，重量和成本自

然很低。

这样的分离设备投用后，必然无法获得技术要求的分离效率、运行稳定性、低

压降、低运行维护费用。吃亏的自然是业主。

建议业主和项目设计方，一定应对此高度重视。

国内外有的厂家也开始模仿采用NOVEL公司的羽叶分离内件。

但是，专业人士都知道：单片羽叶产品虽然可以仿制得外表相似，而基于动力

学精准分离设计数学模型系统平台是仿制不了的，这是核心！有单独的仿制羽叶，

没有羽叶内件对应的动力学精准分离设计数学模型系统平台将成堆的单片羽叶精

准动力学组态用于可靠工业分离运行，就如面前一堆铁板却造不出航空母舰一个道

理。糊弄的航空母舰模型，放到海上上就沉没，鸡飞蛋打。

羽叶分离技术，是基于其精准动力学分离系统平台设计技术获得的设计结果和

组态形式。必须根据不同温度和压力工况下的气相组成和平均分子量、基于空气为

参照系统的气相比较压缩因子、气相粘度、气相密度、气相流量，以及液相密度、

液相粘度、液相表面张力和上限液相流量等流体动力学参数，在其精准动力学分离

系统平台设计技术获得的设计结果和组态形式。

须知，精准可靠的动力学分离技术及其内件，必须通过事先模型平台实验验证。

事前模型平台试验，最安全最易得的气相介质就是空气。因此，国际上的动力学分

离事前模型，都是以空气为介质的系统。用动力学分离系统平台模型去无限逼近真

实工况，就必须将真实工况下的气相以接近大气压下的空气为参照体系，来获得相

对于大气压下空气的压缩因子。这个压缩因子，与手册上查的以理想气体为参照体

系的压缩因子值是大不相同的！！

非专业的动力学分离技术公司所采用的压缩因子，就是从手册上查到的理想状

除了事前动力学分离设计模型中与流速相关的压缩因子出现大错误导致设计

结果出现错误外，再谈内件组态问题。

专业动力学分离技术公司的事前动力学分离计算设计系统平台，准确地讲，只

对应一种动力学分离内件基本组态，即内件流道内部几何参数，如流道长度、流道

包含的重复分离单元数量、每个分离单元的流道间距、分离单元长度、动量变换角

度、动量变换次数、液相反射收集角度、次级流道液相存储空间尺寸、次级流道抗

堵塞尺寸、次级流道抗二次旋流几何尺寸等等，均已经一一对应。相反，国内外非

专业分离技术公司，只顾模仿内件组态外形如百叶窗，而对于流道宽度、流道长度、

流道内部参数全然不顾，反正不少设计院和业主都与他们自己一样不懂动力学分离

技术，只要外观模仿得相像百叶窗，又为了节省材料降成本，低价中标，其布置的

内件间距数倍于标准数据而流道长度只有标准的几分之一，这样仿制的所谓动力学

气液除沫分离器，不能高效分离运行！设计院和业主朋友们请甄别。

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