Droppavskiljning

Vilka andra faktorer är viktiga för att dimensionera och välja rätt typ av droppavskiljare?

Förutom droppstorlek finns det ett antal andra viktiga faktorer att ta hänsyn till vid val och dimensionering av droppavskiljare. Våra erfarna medarbetare och ingenjörer hjälper gärna till med beräkningar och ta fram rätt lösning.

Tryckfall

Gasflödet i en process genereras av en fläkt eller kompressor som alstrar ett vacuum eller utloppstryck. Tryck är energi och därmed en kostnad, vilket behöver tas i beaktning för att hitta en optimal lösning.

En droppavskiljare tillverkad av profiler är konstruerad för att klara höga gasflöden utan alltför stor påverkan på tryckfall. Ett candle filter, som består av mycket små, tätt packade fibrer, har däremot mycket större påverkan på tryckfallet.

Förutom droppavskiljarens konstruktion påverkas tryckfallet bl a av gasflödeshastighet, vätskebelastning (liquid load), viskositet och mängden fasta partiklar. Generellt sett önskas så lågt tryckfall som möjligt i förhållande till högsta möjliga avskiljningsgrad.

Avskiljningsgrad

Önskad avskiljningsgrad kan vara styrt av lagstiftade utsläppskrav eller ett behov av att minska en viss mängd förorening för att t ex undvika korrosion och andra skador ’downstream’ i processen. I vissa processer används droppavskiljare för att återanvända värdefulla ämnen och produkt.

Avskiljningsgrad specificerar den mängd vätska och partiklar droppavskiljaren tar bort ur gasflödet. Avskiljningsgrad beräknas med hjälp av ett antal variabler, bl a typ av droppavskiljare, gasens och vätskans densitet, gashastighet och mängd vätska.

Ökad gasflödeshastighet leder till ökad avskiljningsgrad, men medför å andra sidan ökat tryckfall. Det är viktigt att göra en avvägning mellan nivån på avskiljningsgrad och den totala driftskostnaden.

Gasflöde och processvariationer

En av de viktigaste faktorerna för design och dimensionering av en droppavskiljare är gasflöde i relation till area (net), då varje typ av droppavskiljare har en maxhastighet. Separeringen optimeras vid maxhastigheten. Om maxhastigheten överskrids drar gasen med sig droppar och s k ’flooding’ uppstår.

Normalt sett designas en droppavskiljare baserat på processens maxflöde. I flödesintervallet under maxflödet ökar droppavskiljarens effektivitet i takt med en ökning av gasflödet. Samtidigt ökar tryckfallet kvadratiskt, vilket bl a leder till ökade driftskostnader. I de fall där det är stora processvariationer mellan maxflöde och nominellt flöde, eller om processen mycket sällan uppnår maxflöde, är det viktigt att göra en avvägning i designen för att inte tappa alltför mycket effektivitet och för att optimera driftskostnader. Det är alltså viktigt att känna till och noga ange hur processflödet ser ut i verkligheten.

För en droppavskiljare anges vid varje given hastighet:

• effektivitet – % av droppar ≥x µm som separeras ur gasflödet
• limit drop size – den minsta droppstorleken (x) som separeras ur gasflödet
• tryckfall över droppavskiljaren

Driftstemperatur

För korrekt design av droppavskiljare är det viktigt att ta hänsyn till processen och dess processvariationer. Driftstemperaturintervall avgör oftast materialval på droppavskiljaren. 

Vätskebelastning

Inom området för fysikaliska egenskaper hos gas och vätska bestäms den tillåtna vätskebelastningen främst av gasdensitet, vätskans ytspänning samt viskositet.

Vid vertikalt flöde beror tillåten vätskebelastningen även på:

• Gashastighet – ju högre hastighet (upp till maxhastigheten), desto lägre förväntad vätskemängd uppströms
• Avstånd mellan lamellerna – den tillåtna vätskebelastningen ökar med minskande avstånd mellan lamellerna
• Vid mycket hög vätskebelastning rekommenderas en tvåstegsseparator

Vid horisontellt flöde beror tillåten vätskebelastning även på:

• Antal lameller och avstånd mellan lamellerna
• Höjd vs bredd på droppavskiljaren – med samma area kan en bredare droppavskiljare hantera mer vätska
• För att öka den maximala vätskebelastningen kan profiler med krokar användas

Gasflödets riktning

Gasflödes riktning, dvs vertikalt eller horisontellt, bestämmer vilken typ av droppavskiljare som ska användas och hur installationen görs.

Risk för igensättning

Partiklar i gasflödet medför en risk för igensättning. För att minska risken går det att installera ett spolsystem med inställd spolsekvens, alternativt med trycksensorer som initierar en spolsekvens vid ökat tryckfall över droppavskiljaren.

Utrymme

Tillgängligt utrymme för droppavskiljaren kan ibland vara kritiskt. Finns det begränsningar i bredd eller höjd? Oftast tillverkas droppavskiljaren i sektioner för att installeras genom manlucka och även för att kunna ta ut sektionerna genom manluckan för att utföra underhåll.

När det gäller nya installationer kan en rätt dimensionerad droppavskiljare bidra till att kärlets eller tornets diameter går att minska, vilket leder till kostnadsbesparingar. Då tornet dimensioneras av annan kolonninredning kan aktiv area för droppavskiljaren reduceras till en rektangulär eller kvadratisk yta, vilket optimerar droppavskiljningen samt reducerar kostnaden.