167- 羽葉分離器を用いた液化天然ガスプラントの混合冷媒循環圧縮機の入口・出口用メッシュ式分離器の改修設計案
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この投稿は、2024年4月7日11時12分にluoli519によって最終的に編集されました。この技術記事では、LNG液化プラントの混合冷媒圧縮機MRCの入口・出口にあるメッシュセパレーターのケースをそのまま利用し、内部部品には羽根式セパレーション技術を導入して改良するという設計案について論じています。これにより、現在のLNG液化プラントの混合冷媒圧縮機ユニットが実際の運用においてよく遭遇する問題や、それらの解決策を理解するのに役立ちます。
天然ガス液化プロジェクトにおいては、原料ガスを液化させるために混合冷媒循環圧縮方式が用いられることが多く、その結果、混合冷媒循環圧縮はLNGプラントの中核的なユニットとなる。しかし、混合冷媒循環圧縮ユニットの実際の運転において、上流の原料ガス供給源に変動が生じたり、混合冷媒の配合比率に変動が生じたりすることで、または運転条件が設計条件に非常に近い場合であっても、混合冷媒圧縮機の入口・出口の流体に大量の液体が含まれることにより設計条件から大きく逸脱し、核心的な運転機器である混合冷媒循環圧縮機の正常な運転を深刻に妨げます。その結果、プラントの運転・保守コストが高騰し、LNGの生産能力が設計要求を満たせず、プラントの運用効率に悪影響を及ぼします。
この投稿は、2020年10月20日12時14分にluoli519によって最終的に編集されました。ここでは、当社が沿岸のある企業のために、河南省三門峡にあるLNGプラント向けに設計した混合冷媒圧縮機ユニットの出口セパレータを、羽根式分離技術を用いて改良するプロジェクトを事例に挙げ、現在、多くのLNGプラントで見られる循環冷凍機用圧縮機のセパレータが抱える問題点とその技術的な解決策について論じます。揚州のこの会社が河南省三門峡のあるLNG企業向けに設計した混合冷媒循環圧縮ユニットのフロー図は以下の通りです：
揚州のこの会社は、河南省三門峡にあるそのLNG企業向けに、混合冷媒循環圧縮機ユニット用の出口セパレーターF616A51を設計・供給しましたが、以前は従来の簡易なメッシュセパレーターが使用されていました。しかし、実際の運用において、セパレータF616A51の分離効率は非常に低く、その結果、排出される冷媒の放出ガスや冷媒分離ガスに多量の液体が混入してしまう。
元の混合冷媒循環圧縮機出口セパレータF616A51は、水平型メッシュセパレータでした。そのサイズはID1600mm×SM/SM3950mmで、上部右側の気液混合入口のサイズはDN600mm、上部左側の気相出口のサイズはDN400mmです。詳細は添付図をご覧ください：
実際の運用において、この分離器では送気時に多量の液体が混入し、また上流の原料ガスが不安定で供給量が少ないため、元のプロセス設計会社と発注者はメタン深冷分離コールドボックスの冷却能力に基づき、設計上の冷媒組成を調整し、イソペンタンの含有量を減らしてプロパンの含有量を増やした。このような設計時の条件や実際の運転時の流量変動は、従来のメッシュセパレーターが許容する操作範囲をはるかに超えており、これは従来の重力分離装置、フィルターエレメント式分離装置、メッシュセパレーターなどの機器では対応できない条件である。
皆さん、このセパレーターの元の設計条件をご覧ください：1、入口流量（Kg/h）、212203.58； 2、入口温度（℃）、20； 3、入口圧力（MpaG）、3.39； 4、入口組成（mol%）：C2H4、19.81 ；C2H6，2.20 ；N2，11.86；CH4，52.03 ；イソペンタン、4.69；C3H8，8.99 ；シンペンタン、0.19 ；CO，0.12 ；H2，0.12。
皆さん、このセパレーターの実際の運転時のパラメータをご覧ください：1、入口流量（Kg/h）、275202.9； 2、入口温度（℃）、20； 3、入口圧力（MpaG）、2.725； 4、入口組成（mol%）：C2H4、18.37 ；C2H6，1.75 ；N2，12.16；CH4，48.2 ；イソペンタン、3.28；C3H8，16.24。
上記の実際の運転状態と設計時の状態を比較すると、運転条件が大きく変化していることがわかります。その中でも、入口での流量は+29.69％も増加しましたが、圧力は-19.62％減少しました。流量の増加と圧力の減少という二つの要因が相互に作用し、運転条件が急激に悪化しています。したがって、元のメッシュセパレーターでは要求を満たすことは到底できない。しかも、今回のオーナーの要求は元のセパレーター筐体をそのまま活用することであり、このセパレーターの技術的改良には大きな困難と課題が伴う。元のセパレーター筐体を活用するという前提の下で効果的かつ的確な技術的アップグレードを実現するためには、羽根式分離技術を用いた内部部品を採用するしかない。
すぐに出て行って会議をする。戻ってから、再び分析し議論しましょう。
私たちは、その装置の設計者および発注者と協議し、なぜそのセパレーターの設計時の動作条件と実際の運転時の動作条件にこれほど大きな差が生じるのかを検討しました。実際、この問題を真剣に議論すると、デザイン側は非常に困惑し、気まずくなるでしょう。しかし、設計側も率直に、設計時の検討不足や実際の運用における冷媒成分の調整により、実運用時に気液分離器の気相に液体が多く混入し、システムの安定した運転に支障をきたすため、より高い分離精度を持つ気液分離器が必要であると伝えてくれました。
当社は、オーナーから出された既存のセパレーター筐体の再利用に関する要求に従い、実際の運転状況のデータをもとにノウェイ・エナジー・テクノロジー社の精密動力学分離技術を用いてシステムプラットフォームを計算・構築しました。その結果、上記の混合冷媒循環圧縮機の出口にあるセパレーターF616A51は、羽根式分離技術を用いて改良されました。その主な技術仕様は以下の通りです：一、セパレーターの技術タイプ：羽根式セパレーター； 二、セパレーターの型式：NOVEL G50-63-595
三、精密な羽根を持つ分離用内部部品の型式：NOVEL G50-TBANK-272/17-EDP
四、サイフォン現象や短絡による液の流れを防ぐための内部部品の型式：NOVEL G50BT； 五、分離効率：99.9%@6.31ミクロンプラス； 六、運転時の圧力降下：0.31psi。
三、精密な羽根を持つ分離用内部部品の型式：NOVEL G50-TBANK-272/17-EDP
四、サイフォン現象や短絡による液の流れを防ぐための内部部品の型式：NOVEL G50BT； 五、分離効率：99.9%@6.31ミクロンプラス； 六、運転時の圧力降下：0.31psi。
この投稿は、2024年4月7日11時12分にluoli519によって最終的に編集されました。ノウェイ・エネルギー技術社の精密動力学分離技術を用いた計算および構成設計システムプラットフォームから出力された、この羽根板分離器に関する「数値図表」も添付されています。これは、核心技術の有効性を証明する資料の一つとして、皆さんの分析や議論のために提供されています。
この投稿は、2021年3月3日09時51分にluoli519によって最終的に編集されました。ここに、ノウェイ・エネルギー技術社の精密動力学分離技術の計算および構成設計システムプラットフォームから出力された、この羽根板分離器の「分離効率曲線図」も添付します。これは、核心技術の裏付けとなる資料の一つであり、皆さんが分析や検討するためのものです。
この投稿は、2021年3月3日09時51分にluoli519によって最終的に編集されました。ここに、ノウェイ・エネルギー技術社の精密動力学分離技術に基づく計算および設計システムプラットフォームから出力された、この羽根板分離器の「運転圧力降下曲線図」も添付します。これは、核心技術の裏付けとなる資料の一つとして、皆さんの分析や議論のために提供されるものです。
この投稿は、2023年9月26日15時57分にluoli519によって最終的に編集されました。天然ガス液化装置における混合冷媒循環圧縮機の入口・出口部分に用いられる従来のセパレーターを、羽根式セパレーターに置き換えるための技術改良案についての詳細な情報については、百度で「羽根式セパレーター」と検索し、ノウェイエネルギーテクノロジー社の専用サイトにアクセスして、同社に直接技術支援を依頼してください。