気液分離器

化学工学において、気液分離器は気液混合物をその構成相に分離するために使用される装置です。垂直または水平の容器であり、2相または3相の分離器として機能します。

気液分離器は、フラッシュドラム、ブレイクポット、ノックアウトドラムまたはノックアウトポット、コンプレッサー吸引ドラム、吸引スクラバーまたはコンプレッサー入口ドラム、またはベントスクラバーとも呼ばれます。空気の流れから浮遊する水滴を除去するために使用される場合、デミスターと呼ばれることがよくあります。

操作方法

気液分離器では、重力を利用して密度の高い流体（液体）を容器の底に沈殿させて取り出し、密度の低い流体（蒸気）を容器の上部から取り出します。^[1]^[2]^[3]^[4]

宇宙ステーションのような低重力環境では、重力を分離機構として使用できないため、一般的な液体分離器は機能しません。この場合、回転する遠心分離器の遠心力を利用して、液体をチャンバーの外縁に向かって押し出し、除去する必要があります。ガス成分は中心に向かって移動します。

入口ディフューザーは速度を下げ、流入する混合物を容器の断面全体に拡散させます。^[5]容器の上部にあるメッシュパッドは分離を助け、液体が蒸気と一緒に持ち越されるのを防ぎます。パッドまたはミストマットは、混入した液滴を捕捉し、それらが十分に大きくなるまで凝集させて、上昇する蒸気を通って容器の底に落ちます。^[5]ベーンパックとサイクロンセパレーターも、出口蒸気から液体を除去するために使用されます。^[5]

ガス出口自体は回転するメッシュスクリーンまたは格子で囲まれているため、出口に近づく液体はすべて格子に衝突し、加速されて出口から排出されます。

蒸気は、容器から出るときに蒸気内の液滴の巻き込みを最小限に抑える設計速度でガス出口を通過します。

液体出口の渦流ブレーカーは渦の形成を防ぎ、蒸気が液体出口に引き込まれるのを防ぎます。[ 5 ^]

液面監視

セパレーターは、チャンバー内に蒸気空間がある場合にのみ有効です。混合入口が供給物質で圧倒されるか、液体排出口が収集される液体の量を処理できない場合、セパレーターは機能しなくなります。したがって、セパレーターは、サイトグラスやフロートセンサーなどの他の液体レベル検知機構と組み合わせることができます。このようにして、供給と排出の両方の流れを調整して、セパレーターが過負荷になるのを防ぐことができます。

アプリケーション

垂直分離器は、一般的にガスと液体の比率が高い場合やガス量が多い場合に使用されます。水平分離器は、大量の液体が関係する場合に使用されます。^[5]

気液分離器は、密度の異なる2つの混ざらない液体相を持つ3相分離器として機能する場合があります。たとえば、天然ガス（蒸気）、水、油/凝縮液などです。2つの液体は容器の底に沈み、油は水に浮かびます。別々の液体出口が設けられています。^[5]

気液分離器への供給物は、分離器に入る際に部分的または全体的に蒸気と液体に 変化する液体である場合もあります。

スラグキャッチャーは、大量の液体をランダムに流入させることができる気液分離器の一種です。通常、凝縮液が液体のスラグとして存在する可能性があるガスパイプラインの末端に設置されます。通常は水平容器または大口径パイプの配列です。^[5]

分離器の液体容量は通常、容器内の液体の滞留時間によって定義されます。いくつかの典型的な滞留時間を以下に示します。^[5]

気液分離器が使用される場所

気液分離器は、次のような多くの産業や用途で広く使用されています。

ポンプの損傷を防ぐ

冷凍システムでは、システム内に液体とガスの混合物が含まれるのが一般的ですが、機械式ガスコンプレッサーは液体に耐えられません。

スクロールコンプレッサーなどの一部のコンプレッサータイプでは、圧縮容積が連続的に縮小します。この容積が液体で完全に満たされると、ポンプが停止して過負荷になるか、狭いスペースに収まらない液体によってポンプチャンバーが歪んだり損傷したりする可能性があります。

参照

参考文献

^ William D. Baasel (1990).予備化学工学プラント設計（第2版）. Van Nostrand Reinhold. ISBN 0-442-23440-6. OCLC 18907139.
^ David HF Liu (1997).環境エンジニアハンドブック（第2版）. CRC Press . ISBN 0-8493-9971-8. OCLC 35886123.
^ Stanley S. Grossel (2004 年 6 月)。「 緊急救援システム用ノックアウトドラム/キャッチタンクの設計とサイズ設定」。Plant / Operations Progress。5 ( 3): 129–135。doi :10.1002/prsb.720050304。ISSN 0278-4513 。
^ Stanley M. Walas (1988).化学プロセス機器:選択と設計. Butterworth-Heinemann. ISBN 0-409-90131-8. OCLC 16714037.
^ abcdefgh Gas Processors Suppliers Association (2004)。「第 7 章 - 分離装置」。エンジニアリングデータブック(第 12 版)。タルサオクラホマ: GPSA。

外部リンク

高圧天然ガススクラバーの実験的特性評価、Trond Austrheim 著 (ノルウェー、ベルゲン大学、2006 年の博士論文に基づく論文のプレプリント)
Flash Steam チュートリアル Flash Steam を回復する利点、その方法、および一般的な用途について説明します。
水平ノックアウトドラムのサイズ設定のクイック計算機。指定された最小サイズの液滴を分離するのに必要な最小時間に基づきます。
気液分離器の設計基準 2008-02-11 にWayback Machineにアーカイブ
高性能気液分離装置（スクラバー）の詳細説明
気液分離器の設計と製造プロセス 2018-06-15 にWayback Machineでアーカイブ

[1] William D. Baasel (1990).予備化学工学プラント設計（第2版）. Van Nostrand Reinhold. ISBN 0-442-23440-6. OCLC 18907139.

[2] David HF Liu (1997).環境エンジニアハンドブック（第2版）. CRC Press . ISBN 0-8493-9971-8. OCLC 35886123.

[3] ^ Stanley S. Grossel (2004 年 6 月)。「 緊急救援システム用ノックアウトドラム/キャッチタンクの設計とサイズ設定」。Plant / Operations Progress。5 ( 3): 129–135。doi :10.1002/prsb.720050304。ISSN 0278-4513 。

[4] Stanley M. Walas (1988).化学プロセス機器:選択と設計. Butterworth-Heinemann. ISBN 0-409-90131-8. OCLC 16714037.

[:0-5] Gas Processors Suppliers Association (2004)。「第 7 章 - 分離装置」。エンジニアリングデータブック(第 12 版)。タルサオクラホマ: GPSA。