基于Visual Basic的卧式丝网气液分离器工艺计算软件开发

姚 珏 范 飞 李鹏飞 石志强

(兰州兰石能源装备工程研究院有限公司)

基于Visual Basic的卧式丝网气液分离器工艺计算软件开发

姚 珏 范 飞 李鹏飞 石志强

(兰州兰石能源装备工程研究院有限公司)

针对卧式丝网气液分离器手工设计存在的效率低、计算结果不精确等问题，基于Visual Basic开发环境，根据手算实例与工程实践，开发了卧式丝网气液分离器的工艺计算软件。应用结果表明：该软件界面友好、计算结果准确，实现了分离器的精确高效设计。

软件开发 卧式丝网气液分离器 参数计算 Visual Basic

卧式丝网气液分离器是石油化工企业中最普遍的一种高效气液分离装置，可用于气体压缩机出入口的气液(液滴直径大于5μm)分离[1,2]，分馏塔顶冷凝冷却器、气体水洗塔、吸收塔及解析塔的气相除雾等，实现凝液回收与气相净化[3]。传统的卧式丝网气液分离器是根据生产工艺条件、依据HG/T 20570.8-95进行结构设计计算的，这种方法费时、工作量大且容易发生错误[4]。另外，在工程设计中卧式丝网气液分离器的工艺计算需要大量的数学运算，传统方法计算繁琐，已不能达到高效设计的需求。因此，越来越多的工程设计趋向于通过计算机辅助完成[5,6]。

Visual Basic是一种基于Windows的简单易用的程序编程语言开发环境，具有编程简单和效率高的优点，可节约大量的时间和精力，提高设计质量和速度。为此，笔者将Visual Basic应用于卧式丝网气液分离器的工艺计算软件设计中，为Visual Basic应用于工程设计提供了一个实例。

1 卧式丝网气液分离器的工作过程

卧式丝网气液分离器的分离过程涉及气液两相相互作用，是一种伴随液滴凝结、破碎等物理现象的复杂三维强湍流运动[7]。其分离过程通常分为3个阶段：第1个阶段为预分离过程，气液两相混合流以一定的速率进入卧式丝网分离器，气体中动量大的液滴与入口挡板发生碰撞，然后利用液滴的自身重力沉降下来[8]，从而将气液两相流分成气体与液体两部分[9,10]；第2个阶段为二次分离过程，较小的液滴利用自身重力进一步分离；第3个阶段为除雾过程，当液滴随气液两相混合流通过丝网时，网格阻碍气流通过，使气流改变运动速度和方向，进而引起液滴对丝网产生冲击、拦截、布朗扩散、重力沉降及静电吸引等一系列作用，最终使液滴凝聚分离[11]。

2 数学模型与计算方法

卧式丝网气液分离器在进行工艺计算时需要确定的参数有：停留时间；长径比LT/DT，范围为2～4；可变的液体面积A，以百分率计，通常初始值为80%；最低液位高度；常数KG，通常KG=0.107，如果气流中分离的液滴量比较大则建议KG=0.075，如果在高粘度液体、高压或高真空环境中则建议KG=0.060；液相流量VL、气相流量VG、液相密度ρL和气相密度ρG。

2.1 直径的计算

可变的液体面积A的计算式为：

A=ATOT-(Aa+Ab)

其中，ATOT为容器横截面积，气体空间面积Aa=14%，最小液体面积Ab=6%。

选择C值(长径比LT/DT)时，需考虑容器的可焊性(壁厚)和可运输性(直径、长度)。

将A与C代入即可确定直径DT：

其中，t为停留时间。由DT和Aa可得到气体空间高度a，a的值应不小于300mm。如果a<300mm，需用A<80%的数值再次进行直径计算。

2.2 接管的计算

进出口接管间的距离LN′的计算式为：

其中，当液滴直径为350μm时，R=0.167；当液滴直径为200μm时，R=0.127。气液两相混合流的入口接管直径应满足：

式中υGL——接管内的两相流速，m/s。

由此可得：

式中Dp——两相入口接管直径，m。

任何情况下，较小的气体出口流速有利于气液两相分离。

2.3 液位与液位报警点的设计

容器横截面积ATOT为：

液体停留1min所占的横截面积A1为：

A1=VL×1/(60×LT)

由h/DT图可得Ab/ATOT，并依次对最低液位(LL)、低液位报警(LA)、正常液位(NL)、高液位报警(HA)和最高液位(HL)进行计算，得出相应液位值。

2.4 丝网部分的设计

丝网部分的气体流速对分离器的分离效率具有一定的影响。如果气体流速过大，气体将把液滴破碎，并带出丝网，形成“液泛”状态。如果气体流速过低，由于混合流达不到湍流状态，使许多液滴在穿过丝网的过程中没有与丝网接触，从而降低丝网的分离效率。

气相流量VG的计算式为：

丝网直径DG的计算式为：

式中υG——通过丝网的气体流速，m/s。

3 开发工具与程序设计流程

卧式丝网气液分离器在设计与计算过程中参数较多，这些参数会直接影响分离器的分离效率，因此，参数的选取至关重要。应用Visual Basic进行面向卧式丝网气液分离器的工艺设计与程序设计，可在计算机辅助设计过程中增加人机对话功能，实现对过程参数的调用与调整[12,13]，并在参数输入和选择上都提出相应的标准取值范围和系列参考，使参数在选择和调用时有理论依据，从而有效保证卧式丝网气液分离器结构设计结果的合理性和正确性[12]。基于Visual Basic的程序设计流程如图1所示。

图1 程序设计流程

4 程序实现与应用

卧式丝网气液分离器程序中的具体参数设置如下：液相流量VL=17.71m3/h，气相流量VG=4245.16m3/h，液相密度ρL=587.6310kg/m3，气相密度ρG=14.4351kg/m3。

首先,将已知参数输入界面系统(图2)，其中气相与液相流量均为相应的体积流量。

图2 参数输入界面

然后,进行结构计算。在输入计算结果时，相关参数会出现对话框，提示确定相应值(图3)。在计算过程中，如果是合理的计算，文本框会显示计算合理，并进行下一步计算；如果不合理，会重复对话框，对参数进行重新选择修改，直到计算合理为止。

图3 相关参数输入界面

最后,输出数据。如果对设计结果满意，可将数据保存，否则关掉所有在运算过程中弹出的窗口，重新调整输入参数值并进行计算。计算结束后，可以点击“退出”按钮退出程序。

Visual Basic已通过卧式丝网气液分离器的计算实例得到验证，所获得的设计结果合理，程序效率高，操作简单，只需输入相应参数即可获得结果。

5 结束语

笔者开发的软件设计计算方法及其基于Visual Basic的应用与实现均具有良好的通用性，所开发的基于Visual Basic的卧式丝网气液分离器工艺计算软件，省去了传统手工设计大量的繁琐计算，节约了时间与精力，相比传统设计，结果更精确、效率更高、设计质量更高、开发周期更短。

因此，该卧式丝网气液分离器计算软件有较强的实用性与良好的参考价值。由此可见，计算机辅助计算与设计技术在化工设计和其他工业设计领域中具有良好的应用价值。

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ProcessCalculationSoftwareDevelopmentforHorizontalWireMeshGas-LiquidSeparatorsBasedonVisualBasic

YAO Jue, FAN Fei, LI Peng-fei, SHI Zhi-qiang
(LanzhouLSEnergyEquipmentEngineeringInstituteCo.,Ltd.)

TH865

B

1000-3932(2017)02-0184-04

2016-07-29，

2016-08-31)

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姚珏(1988-)，助理工程师，从事煤炭温和转换、煤化工设备的研究，yaojueok@163.com。