159-G54型高温異形気固旋流分離器のメタン化ガス流流動化プロセス装置における設計応用
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本稿では、流動化プロセス装置、特にメタン化ガス流動層プロセス装置における専用のG54型高温異形旋回流分離器の設計について検討し分析する。
流動層プロセス装置は、固定層プロセス装置に比べて、生産能力が高く、柔軟性に優れ、工業的に規模を拡大しやすく、操作も簡単といった利点があるため、石油精製分野で高く評価されています。一方、気流から高分散な重相キャリアを捕集回収するには、専用の異形スピナー分離器が必要となる。例えば、高温低圧触媒クラッキング装置における触媒の回収分離、FCC/DCCの再生排ガス中の触媒の捕集回収、高温高圧気化装置における気相の除塵除泡、高温低圧の気流乾燥による除塵分離、PP装置からの粉塵を含む排ガスの除塵などです。
この投稿は、2020年8月26日13時25分にluoli519によって最終的に編集されました。近年、流動化プロセス装置はさらに注目を集め、好まれるようになっています。国内外の有名な研究機関では、従来の固定床水素化プロセスや固定床メタン化プロセスを、より先進的な流動層プロセスへと改良・開発する取り組みが進められている。前述の通り、高度に流動・分散した微小な触媒粒子などの重相質を気流から効果的に捕捉・回収・分離できるかどうかは、プロセス技術の経済的実現可能性を決定するだけでなく、プロセス開発の成否にも関わる重要な要素となる。数年前、石油大学や石科院はこの分野で試みを行ったが、突破には至らなかった。2016年、中国科学院過程研究所が協力を求めて当社に接触してきました。当社は同研究所の工程要件に従って、流動層メタン化プロセス装置専用の高温異形旋回流分離器をカスタム設計・製造し、同研究所のプロジェクトが大きく前進するのを支援しました。
約1年後、西南院も中国科学院過程研究所の指導のもと、同様の流動層プロセス装置用の専用高温度異形旋回流分離器の設計に関する協力を求めて当社を訪れました。この投稿では、西南院プロジェクトで使用される流動層プロセス装置用の特殊な高温異形旋回流分離器の運用状況を事例に取り上げ、皆さんと共に検討・分析していきます。
関連する工程技術パラメータは以下の通りです：1、作業圧力：2.2MPaG ； 2、作動温度：450℃； 3、気相質量流量：1212 kg/h； 4、気相密度：7.069 kg/m3； 5、気相粘度：0.0236 cp。 6、気相組成（体積分率、vol%） H2：5.49；CO：0.18；CO2：7.03；CH4：54.45；N2：6.28；C2H6：0.01；H2O：26.56。 分離効率の要件：固体の分離効率は99％以上でなければならない。
当社は、西南院の工程パラメータに基づき、NOVEL専用の精密動力学分離技術を用いて計算・設定したシステムプラットフォームにより開発した高温異形気固旋流分離器の主な性能パラメータ情報は以下の通りです。一、分離技術の種類：G54型高温異形旋流分離器（特許技術）； 二、セパレーター型式：G54S-4-362.6； 三、分離効率：4Nレベルの分離により、9.62マイクロメートル以上のサイズの粒子を除去し、出口の気流中の残留固形物量は0.1G/MMSCFを超えない； 四、最大運転圧降：1.007psi。 材質：全体SS304。
この投稿は、2024年4月7日10時54分にluoli519によって最終的に編集されました。当社では、西南院の工程パラメータに基づき、NOVEL専用の精密な動力学分離技術を用いてシステムプラットフォームを構築し、高温で形状が複雑な気固旋流分離器用の最適な設定案を作成しました。その内容は「数図汇表」として以下の通りです
『数図汇表』の図には、2つの赤い円と核心的な技術ポイントが示されている。核心技術のポイント1：入口導流用内部部品の形状、構成形態、設置位置、および入口管の内壁に対する密着溶接の程度などは、セパレーターの運転性能に大きな影響を与えます。核心技術のポイント2：セパレーター筐体の内側全体にわたる整流用内部部品の形状、配置形態、設置位置、およびそれらがセパレーター筐体の内壁に密着して溶接されている度合いなどは、セパレーターの運転性能に大きな影響を与えます。 これこそが動力学的分離技術の真髄を体現している。
この高温異形旋回流分離器の主要な特許技術構成要素に関する情報は、以下の「NB17-1-135 Novel G54 流動層メタン化装置専用高温異形旋回流分離器技術案書（抜粋1）」をご覧ください
この投稿は、2020年8月26日14時18分にluoli519によって最終的に編集されました。西南院で使用されているこの高温度用の特殊形状の旋回流分離装置は、中国科学院過程研究所が製造した高温度用の特殊形状の旋回流分離装置と構造がほぼ同じですが、前者の方が温度や圧力がやや低いだけです。下図は、中国科学院過程研究所が製作した同種の高温異形旋回流分離器の銘板の画像です：
多くの百万トン級プラントで採用されている気固スクリュー分離器は、複数因子スクリュー母子分離器を使用している。例えば：ガス化装置用の旋回式除塵・除泡分離器、重油触媒分解用流動層反応装置用の三重旋回分離器、重油触媒分解装置用の触媒再生時の排ガス除塵用旋回分離器、ディーゼル油触媒分解装置用の触媒捕捉用三重旋回分離器、ディーゼル油触媒分解装置用の触媒再生時の排ガス除塵用旋回分離器、ワックスオイル触媒分解装置用の触媒捕捉用三重旋回分離器、ワックスオイル触媒分解装置用の触媒再生時の排ガス除塵用旋回分離器、ナフサ触媒分解装置用の触媒捕捉用三重旋回分離器、ナフサ触媒分解装置用の触媒再生時の排ガス除塵用旋回分離器、循環流動層式石炭ボイラーの煙道ガス用乾式旋回式除塵器、高温で塵や油を含むコークス炉ガス／荒ガス用の旋回式除塵分離器、工業用気流乾燥用回転炉用の旋回式気固分離器、医薬品・食品業界向けの空気乾燥用回転炉用の旋回式気固分離器、焼成・焙煎用回転炉／多段炉の排ガス用旋回式気固分離器、バッグ式除塵器の後段に設置される大容量の旋回式気固分離器などです。
その特徴は以下の通りです：1、処理可能なガス量が多く、大量生産に適しています； 2、精密動力学分離技術によるプラットフォーム構成設計を通じて、精密かつ定量的な分離効率を実現できる； 3、圧力損失が少なく、顧客のさまざまな圧力損失要件に応じて「一対一」の設計を行い、同等の性能で省エネが可能； 4、操作の柔軟性が高く、1:4～5.625の範囲で効率的に動作可能； 5、装置のサイズは、通常、従来のサイクロンセパレーターの直径の1/2～2/3程度です； 6、気流中に含まれる固体粒子やワックス状の粘着物質に対して非常に高い耐性を持ち、詰まりが起きず、予備部品も不要で、運用・保守コストが低い。 分離効率：通常、精密な動力学分離技術に基づくシステム設計プラットフォームを用いて構築された気固液サイクロン分離器では、5マイクロメートル以上の大きさを持つ液滴を100％分離除去することができ、分離器の出口における微小液滴の残留量は0.1Gal/MMSCF未満となります。さまざまな動作条件下での正確な分離精度と深さは、精密な動力学分離技術設計プラットフォームを用いることで正確に得ることができる。
特に注意すべき点は、気固（液）スクリュー分離器は動力学的分離の高度な技術に属しており、実際の運用において高効率かつ信頼性の高い分離性能を発揮するためには、専門の動力学的分離技術企業が正確な動力学的分離技術設計プラットフォームを用いて正確に設計・適切に構成しなければならないということです。 気固（液）サイクロン分離器の判定式： 高効率で信頼性の高い動力学的気固（液）サイクロン分離器＝国際的な高精度動力学分離システムプラットフォームによる正確な設計＋適切なサイクロンコアの構成形式＋高性能な内部流路構造の内部部品！ 三つとも欠かせない！気固（液）サイクロン分離器は、外観上はある種の分離方式や内部部品を採用しているだけであり、国際的な精密動力学分離システムプラットフォームに基づいて正確に設計・構成されていないため、運用上の重大なリスクや低い分離効率の危険性が必然的に存在する。
より詳しい精密動力学分離器技術の情報については、ノウェイ・エナジー・テクノロジーズ社のウェブサイトをご覧ください。ノウェイ社に直接お問い合わせいただき、技術サポートをご依頼いただくこともできます。