【學(xué)習(xí)】第4章-油氣分離設(shè)備

1、1 （1）原始參數(shù)：）原始參數(shù)： 井號井號 產(chǎn)量（產(chǎn)量（104Nm3/d） 進(jìn)站壓力（進(jìn)站壓力（MPa） 進(jìn)站溫度（進(jìn)站溫度（0C）1 25 15.5 312 30 15.0 293 20 14.5 274 17 14.9 305 11 10.5 25 出站壓力：出站壓力：6MPa 氣體組成氣體組成（%V） ：C190.30 C28.02 C30.88 C4C50.3 CO20.02 H2凝析油含量：凝析油含量：20g/Nm3（2）設(shè)計內(nèi)容：設(shè)計內(nèi)容： a. 確定集氣站工藝流程；確定集氣站工藝流程；2 概述概述 兩相分離器兩相分離器 三相分離器三相分離器 典型分離器的結(jié)構(gòu)典型分離器的結(jié)構(gòu)3 了

2、解分離器的類型、特點和適用場所；了解分離器的類型、特點和適用場所； 掌握分離器的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部構(gòu)件的作用；掌握分離器的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部構(gòu)件的作用； 掌握分離器的組成和分離原理；掌握分離器的組成和分離原理； 掌握分離器主要尺寸確定方法和校核計掌握分離器主要尺寸確定方法和校核計算。算。4 按其外形可分為：按其外形可分為：臥式分離器臥式分離器、立式分立式分離器離器、球形分離器球形分離器； 按分離器的功能分為：按分離器的功能分為：兩相分離器、三兩相分離器、三相分離器相分離器； 按實現(xiàn)分離利用的能量可分為：按實現(xiàn)分離利用的能量可分為：重力式、重力式、離心式和混合式等離心式和混合式等。5 實現(xiàn)液相和氣相基本分離；實

3、現(xiàn)液相和氣相基本分離； 脫除氣相中所夾帶的液沫；脫除氣相中所夾帶的液沫； 脫除液相中所包含的氣泡；脫除液相中所包含的氣泡； 引出分離的氣相和液相，不允許有重新引出分離的氣相和液相，不允許有重新夾帶摻混的機(jī)會。夾帶摻混的機(jī)會。6 立式分離器立式分離器 臥式分離器臥式分離器 其它分離器其它分離器7圖圖4-2立式分離器原理圖立式分離器原理圖8 初級分離段（基本相分離段）初級分離段（基本相分離段）氣液入口處，氣液入口處，由于由于物流速度突然降低物流速度突然降低，成股狀的液體或大的液，成股狀的液體或大的液滴被分離出來直接沉降到積液段。為了提高初級滴被分離出來直接沉降到積液段。為了提高初級分離的效果，常增

4、設(shè)入口擋板或采用切線入口方分離的效果，常增設(shè)入口擋板或采用切線入口方式。式。 沉降段沉降段經(jīng)初級分離后的經(jīng)初級分離后的氣流以較低的流速氣流以較低的流速向上流動向上流動，攜帶著，攜帶著較小液滴則向下沉降較小液滴則向下沉降。分離效。分離效果取決于氣體和液體的特性、液滴尺寸及氣流的果取決于氣體和液體的特性、液滴尺寸及氣流的平均流速與擾動程度。平均流速與擾動程度。9 積液段積液段主要收集液體主要收集液體。為減少流動氣。為減少流動氣流對已沉降液體擾動，一般積液段應(yīng)有足夠流對已沉降液體擾動，一般積液段應(yīng)有足夠的容積，以保證液體中的氣體能脫離液體。的容積，以保證液體中的氣體能脫離液體。為防止氣體旋渦，應(yīng)保留

5、一段液封。為防止氣體旋渦，應(yīng)保留一段液封。除霧段除霧段主要設(shè)置在緊靠氣體出口前，主要設(shè)置在緊靠氣體出口前，用于捕集沉降段未能分離出來的較小液滴用于捕集沉降段未能分離出來的較小液滴（10100m）。）。微小液滴在此發(fā)生微小液滴在此發(fā)生碰撞、碰撞、凝聚凝聚，最后結(jié)合成較大液滴下降沉至積液段，最后結(jié)合成較大液滴下降沉至積液段。10 占地面積小，容易清除筒體內(nèi)污物；占地面積小，容易清除筒體內(nèi)污物； 便于實現(xiàn)液位自動控制；便于實現(xiàn)液位自動控制； 適合于含固體雜質(zhì)較多的混合物和處理適合于含固體雜質(zhì)較多的混合物和處理含液量較大的氣體；含液量較大的氣體； 單位處理量成本高于臥式。單位處理量成本高于臥式。11圖

6、圖4-1臥式分離器原理圖臥式分離器原理圖12 初級分離段（基本相分離段）初級分離段（基本相分離段）可具有可具有不同的入口形式，其目的也在于對氣液進(jìn)不同的入口形式，其目的也在于對氣液進(jìn)行初級分離，除了入口擋板外，有的在入行初級分離，除了入口擋板外，有的在入口內(nèi)增設(shè)一個小內(nèi)旋器，在入口對氣口內(nèi)增設(shè)一個小內(nèi)旋器，在入口對氣液液進(jìn)行旋風(fēng)分離。進(jìn)行旋風(fēng)分離。 沉降段沉降段是氣體與液滴實現(xiàn)重力分離是氣體與液滴實現(xiàn)重力分離的主體，氣流水平流動與液滴下沉成的主體，氣流水平流動與液滴下沉成90夾角，對液滴下降阻力小于立式分離器。夾角，對液滴下降阻力小于立式分離器。13 積液段積液段設(shè)計常需考慮液體在分離器設(shè)計常

7、需考慮液體在分離器的停留時間，一般儲存高度按分離器直徑的停留時間，一般儲存高度按分離器直徑的一半考慮。在水平筒體的底部有泥沙等的一半考慮。在水平筒體的底部有泥沙等污物，排污比立式分離器困難。污物，排污比立式分離器困難。 除霧段除霧段可設(shè)置在筒體內(nèi)，也可設(shè)置可設(shè)置在筒體內(nèi)，也可設(shè)置在筒體上部緊接氣體出口處。在筒體上部緊接氣體出口處。14 以重力沉降分離為主，輔以碰撞、離心以重力沉降分離為主，輔以碰撞、離心分離；分離； 重力沉降部分中液滴下降方向與氣流運(yùn)重力沉降部分中液滴下降方向與氣流運(yùn)方向垂直；方向垂直； 液滴沉降面積比同直徑立式分離器大液滴沉降面積比同直徑立式分離器大。15臥式分離器和立式分離

8、器相比較：臥式分離器和立式分離器相比較： 具有處理能力較大、安裝方便和單位處具有處理能力較大、安裝方便和單位處理成本低；理成本低； 特別是存在乳狀液或高氣油比時，臥式特別是存在乳狀液或高氣油比時，臥式分離器較為經(jīng)濟(jì)；分離器較為經(jīng)濟(jì)； 但占地面積大、液體控制比較困難和不但占地面積大、液體控制比較困難和不易排污。易排污。16 球形分離器；球形分離器； 臥式雙筒分離器；臥式雙筒分離器； 旋風(fēng)分離器；旋風(fēng)分離器； 過濾分離器。過濾分離器。17 典型的球形分離器如圖典型的球形分離器如圖4-3所示。從承所示。從承受壓力的觀點來看，球形分離器可能是非受壓力的觀點來看，球形分離器可能是非常有效的。但是由于常有

9、效的。但是由于具有受限制的波動容具有受限制的波動容量和制造難度大量和制造難度大，它在油氣田設(shè)施上通常，它在油氣田設(shè)施上通常不被采用不被采用。18圖圖4-3 球形分離器原理圖球形分離器原理圖19 臥式雙筒分離器的原理圖如圖臥式雙筒分離器的原理圖如圖4-4所所示。示。n適用液體流量小的工況；適用液體流量小的工況；n有利于排污；有利于排污；n制造難度增大，建設(shè)費用較高；制造難度增大，建設(shè)費用較高；20圖圖4-4 臥式雙筒分離器原理圖臥式雙筒分離器原理圖21旋風(fēng)分離器的原理圖如圖，主要依靠油旋風(fēng)分離器的原理圖如圖，主要依靠油氣混合物作回轉(zhuǎn)運(yùn)動時產(chǎn)生的離心力使油氣混合物作回轉(zhuǎn)運(yùn)動時產(chǎn)生的離心力使油氣分離

10、。氣分離。n處理量大、結(jié)構(gòu)簡單，可除去處理量大、結(jié)構(gòu)簡單，可除去5m以以上的液滴；上的液滴；n但它對流速很敏感，要求處理負(fù)荷相但它對流速很敏感，要求處理負(fù)荷相對穩(wěn)定，常作為重力式分離器的入口對穩(wěn)定，常作為重力式分離器的入口分流器。分流器。22旋風(fēng)分離器原理圖旋風(fēng)分離器原理圖1入口短管；入口短管；2分離器圓筒部分；分離器圓筒部分；3氣體出氣體出口；口； 4分離器的錐筒部分；分離器的錐筒部分；5集液部分集液部分23 過濾分離器原理圖如圖過濾分離器原理圖如圖4-5，主要用于，主要用于從氣體中除油。常用的過濾元件有纖維制從氣體中除油。常用的過濾元件有纖維制品、金屬絲網(wǎng)、陶瓷和泡沫塑料等。一般品、金屬絲

11、網(wǎng)、陶瓷和泡沫塑料等。一般在過濾分離器前均應(yīng)有一級分離器作初步在過濾分離器前均應(yīng)有一級分離器作初步分離。分離。24圖圖4-5 過濾分離器原理圖過濾分離器原理圖25 過濾分離器可以過濾分離器可以100%地脫除大于地脫除大于2m的微粒，的微粒，99%地脫除小到地脫除小到0.5 m的微粒；的微粒； 可用于高氣量低液量、氣體凈化要求高可用于高氣量低液量、氣體凈化要求高的場合，如礦場壓氣站的壓縮機(jī)入口處、的場合，如礦場壓氣站的壓縮機(jī)入口處、儀表氣凈化或燃料氣上游的洗滌器。儀表氣凈化或燃料氣上游的洗滌器。26 兩相分離器的內(nèi)部構(gòu)件兩相分離器的內(nèi)部構(gòu)件 兩相分離器的工藝計算兩相分離器的工藝計算27 進(jìn)口轉(zhuǎn)向

12、器；進(jìn)口轉(zhuǎn)向器； 除沫板；除沫板； 旋流破碎器；旋流破碎器； 除霧器；除霧器； 氣相整流件；氣相整流件； 氣液擋板。氣液擋板。28圖圖4-6 進(jìn)口轉(zhuǎn)器進(jìn)口轉(zhuǎn)器29導(dǎo)流檔板導(dǎo)流檔板，它可能是，它可能是球形盤，平板，角球形盤，平板，角鐵，錐形物鐵，錐形物等構(gòu)件，等構(gòu)件，使液流方向和速度發(fā)生使液流方向和速度發(fā)生快速變化?？焖僮兓?。這種檔板主要是用結(jié)構(gòu)支撐加以這種檔板主要是用結(jié)構(gòu)支撐加以固定，以承受沖擊動量載荷。固定，以承受沖擊動量載荷。使用半球形或使用半球形或錐形的裝置，其優(yōu)點是它比平板或角鐵所產(chǎn)錐形的裝置，其優(yōu)點是它比平板或角鐵所產(chǎn)生的擾動要小些，從而減少再夾帶或乳化的生的擾動要小些，從而減少再夾

13、帶或乳化的問題。問題。30旋風(fēng)式進(jìn)口旋風(fēng)式進(jìn)口，它應(yīng)用離心力來分離流體，它應(yīng)用離心力來分離流體。可以是旋風(fēng)式通道或者是環(huán)繞筒壁的切線可以是旋風(fēng)式通道或者是環(huán)繞筒壁的切線流道。使用一個進(jìn)口噴嘴就足以產(chǎn)生一個流道。使用一個進(jìn)口噴嘴就足以產(chǎn)生一個圍繞著內(nèi)筒回轉(zhuǎn)大約圍繞著內(nèi)筒回轉(zhuǎn)大約6m/s的液流速度，內(nèi)的液流速度，內(nèi)筒的直徑不大于分離器直徑的筒的直徑不大于分離器直徑的2/3。31 當(dāng)氣泡從液體中逸放出來時，在氣液當(dāng)氣泡從液體中逸放出來時，在氣液界面可能形成泡沫，使界面可能形成泡沫，使泡沫流經(jīng)一系列傾泡沫流經(jīng)一系列傾斜的平行板片或管束斜的平行板片或管束（如圖（如圖4-7所示），由所示），由于潤濕表面的

14、吸附作用和狹縫的整流作用于潤濕表面的吸附作用和狹縫的整流作用促使霧沫分離。促使霧沫分離。32圖圖4-7 除沫板結(jié)構(gòu)示意圖除沫板結(jié)構(gòu)示意圖33 在當(dāng)液流控制閥打開時，為防止在該處在當(dāng)液流控制閥打開時，為防止在該處產(chǎn)生渦流，產(chǎn)生渦流，通常的對策是設(shè)置一個簡單的通常的對策是設(shè)置一個簡單的旋流破碎器，旋流破碎器，見圖見圖4-8所示。產(chǎn)生的旋渦將所示。產(chǎn)生的旋渦將天然氣從氣體空間內(nèi)吸出，然后重新?lián)交焯烊粴鈴臍怏w空間內(nèi)吸出，然后重新?lián)交斓揭后w中流出。到液體中流出。34圖圖4-8旋流破碎器旋流破碎器35 為了除去為了除去100m 以下的液滴，在分離器以下的液滴，在分離器的出口普遍都增設(shè)了除霧器。除霧器能除的

15、出口普遍都增設(shè)了除霧器。除霧器能除去去10010m 直徑的液滴，其效率可達(dá)直徑的液滴，其效率可達(dá)99。除霧器主要有三種類型，如圖。除霧器主要有三種類型，如圖4-9所示。所示。 36圖圖4-9 三種常用的除霧器結(jié)構(gòu)三種常用的除霧器結(jié)構(gòu)(a) 網(wǎng)墊；網(wǎng)墊；(b)拱板；拱板；(c) 波紋板波紋板37mm的不銹鋼絲網(wǎng)組成，一般厚度在的不銹鋼絲網(wǎng)組成，一般厚度在75180mm左右；左右； 拱板除霧器由一系列同心波紋圓筒組成，其拱板除霧器由一系列同心波紋圓筒組成，其作用在于增大液滴在圓筒表面的聚結(jié)面積；作用在于增大液滴在圓筒表面的聚結(jié)面積；波紋板除霧器由一系列固定的波紋板重疊構(gòu)波紋板除霧器由一系列固定的波

16、紋板重疊構(gòu)成。由于氣流方向在波紋板上的不斷變化，最終成。由于氣流方向在波紋板上的不斷變化，最終液滴與波紋板碰撞而聚結(jié)在波紋板上被分離出來。液滴與波紋板碰撞而聚結(jié)在波紋板上被分離出來。38 對分離器的基本要求對分離器的基本要求 液滴的沉降速度液滴的沉降速度 兩相分離器尺寸設(shè)計（兩相分離器尺寸設(shè)計（） 兩相分離器尺寸設(shè)計（兩相分離器尺寸設(shè)計（） 氣體處理能力的比較氣體處理能力的比較 除霧器的工藝計算除霧器的工藝計算 兩相分離器的工藝計算步驟兩相分離器的工藝計算步驟39 初級分離段應(yīng)能將氣液混合物中的液體初級分離段應(yīng)能將氣液混合物中的液體大部分分離出來；大部分分離出來； 積液段要有足夠的容積，以緩沖

17、來油管積液段要有足夠的容積，以緩沖來油管線的液量波動和油氣自然分離；線的液量波動和油氣自然分離； 有足夠的長度或高度，有足夠的長度或高度，使直徑使直徑100m以以上的液滴靠重力沉降，上的液滴靠重力沉降，以防止氣體過多以防止氣體過多地帶走液滴；地帶走液滴；40 在分離器的主體部分應(yīng)有減少紊流的措在分離器的主體部分應(yīng)有減少紊流的措施，保證液滴的沉降；施，保證液滴的沉降； 要有捕集油霧的除霧器，以捕捉二次分要有捕集油霧的除霧器，以捕捉二次分離后氣體中更小的液滴；離后氣體中更小的液滴； 要有壓力和液面控制。要有壓力和液面控制。41假設(shè)：假設(shè)：（1）液滴為球形；）液滴為球形；（2）液滴與液滴、液滴與分離

18、器壁等）液滴與液滴、液滴與分離器壁等構(gòu)件間沒有作用力；構(gòu)件間沒有作用力；（3）氣體在沉降部分內(nèi)的流動是穩(wěn)定）氣體在沉降部分內(nèi)的流動是穩(wěn)定的，任一點的流速不隨時間而變化。的，任一點的流速不隨時間而變化。42gdGl36 d液滴直徑，液滴直徑，m；l液滴的密度，液滴的密度，kg/m3；g氣體的密度，氣體的密度，kg/m3； gdAg3643gwgdCRgD2422CD水力阻力系數(shù)；水力阻力系數(shù)；w 液滴的沉降速度，液滴的沉降速度，m/s；d液滴的直徑，液滴的直徑，m。44ggwdCgdgDgl24)(6223RAG45gDglCgdw3)(4（4-1）neDRaC46ggwdRe34032450.

19、ReReC.D（4-6）47如果圍繞顆粒（液滴）的流動是層流，也如果圍繞顆粒（液滴）的流動是層流，也就是在低雷諾數(shù)（就是在低雷諾數(shù)（Re2）情況下的流動，情況下的流動，阻力系數(shù)阻力系數(shù)CD=24/Re；將其代入到顆粒沉降將其代入到顆粒沉降的一般表達(dá)式中，最后可得到：的一般表達(dá)式中，最后可得到：182gdwgl48gDglCgdw3)(434032450.ReReC.DggwdRe（4-6）（4-1）49 1.取取CD W 3計算計算Re 4.計算計算CDgDglCgdw3)(4ggwdRe34032450.ReReC.D50 5. 返至第返至第2 步，并迭代計算，直到計算出步，并迭代計算，直到

20、計算出來的來的W滿足要求時為止。即：滿足要求時為止。即：nnWW151 可取可取100m300 m的顆粒為計算依據(jù)。的顆粒為計算依據(jù)。 52 停留時間取停留時間取30秒到秒到3分鐘；分鐘； 在原油發(fā)泡的情況，停留時間可能需要在原油發(fā)泡的情況，停留時間可能需要高達(dá)這個數(shù)字的四倍。高達(dá)這個數(shù)字的四倍。 53 兩相分離器尺寸設(shè)計的主要任務(wù)是確兩相分離器尺寸設(shè)計的主要任務(wù)是確定臥式重力分離器、立式重力分離器的定臥式重力分離器、立式重力分離器的直徑和筒體直徑和筒體的長度。的長度。54氣體負(fù)荷約束氣體負(fù)荷約束液體負(fù)荷約束液體負(fù)荷約束為了便于分離器的液位控制及其它內(nèi)部為了便于分離器的液位控制及其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)

21、計，一般假設(shè)臥式分離器的內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計，一般假設(shè)臥式分離器的內(nèi)容一一半為液體充滿半為液體充滿。 100m的顆粒的顆粒。55KPTZQdLgeff31041. 1 d分離器的內(nèi)徑，分離器的內(nèi)徑，mm ； Leff分離器內(nèi)產(chǎn)生分離作用的有效長度，分離器內(nèi)產(chǎn)生分離作用的有效長度，m ； T分離器的操作溫度，分離器的操作溫度，K ； P分離器的操作壓力，分離器的操作壓力，MPa（絕）；絕）； Q Qg g氣體流量，氣體流量，NmNm3 3/d/d； Z Z氣體壓縮系數(shù)；氣體壓縮系數(shù)； K K常數(shù)常數(shù) 565 . 0mDgLgdCK57式中式中 tr-期望的液體停留時間，期望的液體停留時間，min QL-

22、液體流量，液體流量，m3/d； LreffQtLd1765258 Lss-分離器筒體長度，分離器筒體長度，m 長徑比：長徑比： 10 103 3Lss/d=3Lss/d=34 41000dLLeffsseffssLL34對氣體負(fù)荷：對氣體負(fù)荷： 對液體負(fù)荷：對液體負(fù)荷： 59ggAQu28dAg8640000pTZTpQQg工作流量工作流量（m3/s）氣體流速氣體流速（m/s）流通面積（流通面積（m）推導(dǎo)公式時注意推導(dǎo)公式時注意單位統(tǒng)一單位統(tǒng)一60 顆粒沉降必要條件顆粒沉降必要條件：氣體在臥式分離器的滯留：氣體在臥式分離器的滯留時間時間tg必須大于或等于液滴從氣體中沉降分離所需必須大于或等于液

23、滴從氣體中沉降分離所需的時間的時間td。geffguLtwdtd2/gDglmCgdw3)(461dgtt 其中KPTZQdLgeff31041. 15 . 0mDgLgdCK62若液體流量為若液體流量為Ql（m3/d），），分離器的有效長度分離器的有效長度為為Leff（m），），停留時間為停留時間為tr（min），），一般臥式一般臥式分離器的液面控制在分離器的液面控制在d/2處，則有處，則有：60244212lreffQtLdlreffQtLd18012推導(dǎo)公式時注意推導(dǎo)公式時注意單位統(tǒng)一單位統(tǒng)一63氣體處理能力計算氣體處理能力計算液體處理能力計算液體處理能力計算64圖圖4-12 立式分離器

24、示意圖立式分離器示意圖65KpTZQdg142.025 . 0)(DglgCKdm=100m66 立式分離器的氣體處理能力計算，主要基于氣立式分離器的氣體處理能力計算，主要基于氣體在分離器中的流速必須小于或等于液滴沉降速體在分離器中的流速必須小于或等于液滴沉降速度。度。ggAQu24dAgwug8640000pTZTpQQg67KpTZQdg142.025 .0)(DglgCK其中g(shù)DglmCgdw3)(4dm=100m68lrQthd521085. 869若液體流量為若液體流量為Ql（m3/d），），分離器液柱高度為分離器液柱高度為h（m），），停留時間為停留時間為tr（min），），則有：

25、則有：602442lrQthdlrQthd36012推導(dǎo)公式時注意推導(dǎo)公式時注意單位統(tǒng)一單位統(tǒng)一70 立式分離器的實用長度必須氣液分離段長立式分離器的實用長度必須氣液分離段長度、絲網(wǎng)除霧長度、排液口下部的長度以度、絲網(wǎng)除霧長度、排液口下部的長度以及沉降的一定長度。立式分離器實用長度及沉降的一定長度。立式分離器實用長度Lss下式計算：下式計算：10001930hLss立式分離器的長徑比（立式分離器的長徑比（Lss/D）一般按一般按34考慮。考慮。10001016dhLss71 例例4-1講解講解 例例4-2講解講解721、推導(dǎo)公式（、推導(dǎo)公式（4-1）、）、 （4-9）、）、 （4-11）、）、

26、（4-13）、）、 （4-14）2、已知：某氣井氣體流量、已知：某氣井氣體流量Qg=3.0104 Nm3/d；氣體相對密度氣體相對密度S=0.6；油的流量油的流量QL=300m3/d；油的相對密度油的相對密度S.G.=0.825；操作壓力操作壓力 P=5.0 MPa(絕絕)；操作溫度；操作溫度T=27，壓縮系數(shù)為壓縮系數(shù)為Z=0.8。 試求臥式和立式分離器工藝尺寸。試求臥式和立式分離器工藝尺寸。73gDglCgdw3)(474流態(tài)流態(tài)ReCD層流層流Re2過渡流過渡流2Re500紊流紊流500Re21050.44124Re50518.Re.75gglgdw18)(276286. 0428. 0

27、714. 0714. 0143. 1)(153. 0ggglgdw775 . 0)(74. 1ggldgw78假設(shè)假設(shè)流態(tài)流態(tài)計算計算W校核流態(tài)校核流態(tài)結(jié)結(jié) 束束調(diào)整調(diào)整流態(tài)流態(tài)否是79 分離器主要原理是沉降分離原理，沉分離器主要原理是沉降分離原理，沉降分離要滿足一定的停留時間，應(yīng)選取適降分離要滿足一定的停留時間，應(yīng)選取適宜的氣流速度。分離器處理能力決定于它宜的氣流速度。分離器處理能力決定于它的外形尺寸。的外形尺寸。80立式分離器工作時，氣流和液滴沉降方立式分離器工作時，氣流和液滴沉降方向相反，所以向相反，所以液滴能沉降的必要條件是液液滴能沉降的必要條件是液滴沉降速度滴沉降速度w大于氣流速度大

28、于氣流速度V ，即即Vw通常重力沉降段液滴沉降速度通常重力沉降段液滴沉降速度w是指直是指直徑為徑為100m 液滴的沉降速度。液滴的沉降速度。 81 考慮到液滴沉降速度計算的假設(shè)條件與實際情況考慮到液滴沉降速度計算的假設(shè)條件與實際情況有出入，以及氣流在分離器沉降部分的不均勻性，故有出入，以及氣流在分離器沉降部分的不均勻性，故在取允許氣流速度在取允許氣流速度V時應(yīng)為時應(yīng)為:V= W 取取 =0.750.81 可保證可保證WVVDQ248640000pTZTpQQg單位換算：單位換算：82在確定分離器直徑時，考慮進(jìn)入分離器在確定分離器直徑時，考慮進(jìn)入分離器的油氣兩相比例隨時間不斷變化這一實際的油氣兩

29、相比例隨時間不斷變化這一實際情況，引入載荷波動系數(shù)情況，引入載荷波動系數(shù)，一般一般取取 1.52。 VDQQ24835 . 0785. 0wQDDH)104(84根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，氣體的進(jìn)口速度取為根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，氣體的進(jìn)口速度取為15m/s，出口速度取為出口速度取為10m/s效果較好效果較好 。5 . 0785. 0vQD85 已確定立式分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸，分已確定立式分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸，分離器各部分其它尺寸，可參照下述方法離器各部分其它尺寸，可參照下述方法確定，見圖。確定，見圖。86立式分離器的結(jié)構(gòu)尺寸立式分離器的結(jié)構(gòu)尺寸l一天然氣出口；一天然氣出口；2油氣進(jìn)口油氣進(jìn)口 ；3一原油出

30、口；一原油出口；4排污口；排污口；5高液位；高液位；6一低液位一低液位87 除霧段除霧段 H1一般不小于一般不小于 400mm； 沉降段沉降段H2一般取一般取H2=D 但不小于但不小于lm； 入口分離段入口分離段 H3一般不小于一般不小于 600mm； 積液段積液段h由油液在分離器內(nèi)需要停留的時間確由油液在分離器內(nèi)需要停留的時間確定；定； 液封段液封段H4防止氣體竄入油管路，其高度一般防止氣體竄入油管路，其高度一般不小于不小于400mm； 泥砂儲存段泥砂儲存段H5視油中含砂量和分離器中是否視油中含砂量和分離器中是否需要設(shè)置加熱盤管而定；分離器的總高度需要設(shè)置加熱盤管而定；分離器的總高度H0 一

31、一般為般為(3.55)D。88圖圖4-16 液滴在臥式分離器中的沉降液滴在臥式分離器中的沉降89在臥式分離器中，液滴沉降的必要條件：在臥式分離器中，液滴沉降的必要條件：液液滴沉降至集液面所需的時間應(yīng)小于或等于液滴隨滴沉降至集液面所需的時間應(yīng)小于或等于液滴隨氣體流過重力沉降部分所需的時間，氣體流過重力沉降部分所需的時間，即即VLWDDwLV 90氣流速度氣流速度v（稱為計算速度或?qū)嶋H流速）為：稱為計算速度或?qū)嶋H流速）為： 104 ADL令：令：oFQv式中式中 面積利用系數(shù)。面積利用系數(shù)。 V=AWV=AW=AW=AW91wAQD785. 092分離器其它各部分尺寸，可參照下述方分離器其它各部分

32、尺寸，可參照下述方法確定，見圖。法確定，見圖。93臥式分離器的結(jié)構(gòu)尺寸臥式分離器的結(jié)構(gòu)尺寸1油氣進(jìn)口油氣進(jìn)口 ；2天然氣出口；天然氣出口；3油出口油出口94 入口段入口段L1由入口的形式確定，但不小于由入口的形式確定，但不小于1m。 沉降段沉降段L2按結(jié)構(gòu)要求定，但不小于按結(jié)構(gòu)要求定，但不小于2D。 液體儲存段液體儲存段h3由液體在分離器內(nèi)停留時間確定，由液體在分離器內(nèi)停留時間確定，通常通常h3=D/2。h3可略低于可略低于D/2，m。 除霧段除霧段L3由除霧器結(jié)構(gòu)、布置確定。由除霧器結(jié)構(gòu)、布置確定。 泥砂儲存段泥砂儲存段h2視原油含砂量確定。視原油含砂量確定。 95立式重力式分離器的沉降工作

33、面積等于其橫立式重力式分離器的沉降工作面積等于其橫截面積截面積 。立式分離器：立式分離器：FwQF096臥式分離器：臥式分離器：FwQAF0臥式重力式分離器的沉降工作面積等于其臥式重力式分離器的沉降工作面積等于其橫截面積的橫截面積的A倍。倍。 97 當(dāng)直徑相同時，臥式分離器的效率就比當(dāng)直徑相同時，臥式分離器的效率就比立式分離器的效率要高。換句話說，如立式分離器的效率要高。換句話說，如果分離器沉降工作面積相同時，則立式果分離器沉降工作面積相同時，則立式分離器的橫截面積將大于臥式分離器的分離器的橫截面積將大于臥式分離器的橫截面積；也就是立式分離器的直徑大橫截面積；也就是立式分離器的直徑大于臥式分離

34、器的直徑。于臥式分離器的直徑。 98 除霧器有多種型式，目前廣泛采用除霧器有多種型式，目前廣泛采用的是網(wǎng)墊（或絲網(wǎng)）除霧器。主要介紹的是網(wǎng)墊（或絲網(wǎng)）除霧器。主要介紹網(wǎng)墊除霧器的工藝計算。網(wǎng)墊除霧器的工藝計算。n 允許氣體流速允許氣體流速n 除霧器面積除霧器面積n 除霧器的厚度和壓降除霧器的厚度和壓降99圖圖4-2-14 三種常用的除霧器結(jié)構(gòu)三種常用的除霧器結(jié)構(gòu)(a) 網(wǎng)墊；網(wǎng)墊；(b)拱板；拱板；(c) 波紋板波紋板100 經(jīng)驗表明，工作良好的網(wǎng)墊除霧器可經(jīng)驗表明，工作良好的網(wǎng)墊除霧器可從氣流中除掉從氣流中除掉99%的直徑大于的直徑大于10m的油滴，的油滴，允許的最大氣體流速允許的最大氣體流

35、速umax(m/s)：gglKumax101 上式中上式中K 為系數(shù)，由實驗求得，對于為系數(shù)，由實驗求得，對于標(biāo)準(zhǔn)型絲網(wǎng)，可取標(biāo)準(zhǔn)型絲網(wǎng)，可取K=0.116。 考慮到液體負(fù)荷、液滴直徑和物性的考慮到液體負(fù)荷、液滴直徑和物性的變化，設(shè)計除霧器時，一般適宜的設(shè)計速變化，設(shè)計除霧器時，一般適宜的設(shè)計速度取最大允許氣速的度取最大允許氣速的75%80%。102 絲網(wǎng)除霧器的面積，根據(jù)操作條件下絲網(wǎng)除霧器的面積，根據(jù)操作條件下的氣體處理量和其操作速度來確定。若絲的氣體處理量和其操作速度來確定。若絲網(wǎng)除霧器為園形，其直徑按下式計算網(wǎng)除霧器為園形，其直徑按下式計算gguQD4式中式中 ug設(shè)計氣流速度，設(shè)計氣

36、流速度，m/s。103 除霧器厚度一般取除霧器厚度一般取100150mm，壓降壓降一般為一般為245.15490Pa。除霧器不能處理攜除霧器不能處理攜有大量液滴的氣體，所以不能代替重力沉有大量液滴的氣體，所以不能代替重力沉降來分離降來分離100m以上的液滴。以上的液滴。104 根據(jù)油氣流量、物性、壓力、溫度等基根據(jù)油氣流量、物性、壓力、溫度等基礎(chǔ)資料，選擇分離器的類型；礎(chǔ)資料，選擇分離器的類型； 按照油液流量、停留時間，初步確定分按照油液流量、停留時間，初步確定分離器尺寸；離器尺寸； 按照氣體處理量計算分離器的直徑、長按照氣體處理量計算分離器的直徑、長度（或高度）等結(jié)構(gòu)尺寸；度（或高度）等結(jié)構(gòu)

37、尺寸；105 比較步驟上述的計算結(jié)果，選較大者作比較步驟上述的計算結(jié)果，選較大者作為分離器尺寸。當(dāng)油氣處理量很大時，為分離器尺寸。當(dāng)油氣處理量很大時，可設(shè)有多臺分離器并聯(lián)工作?？稍O(shè)有多臺分離器并聯(lián)工作。 按氣體實際處理量、氣體組成、性質(zhì)、按氣體實際處理量、氣體組成、性質(zhì)、固體塵粒含量等因素確定除霧器的類型固體塵粒含量等因素確定除霧器的類型和尺寸。和尺寸。106 旋風(fēng)式分離器旋風(fēng)式分離器的原理的原理 利用離心力來分離氣利用離心力來分離氣 流中顆粒。流中顆粒。 107 由水力損失方程：由水力損失方程： gvCPgD22vDQ24由產(chǎn)量公式：由產(chǎn)量公式： 10825. 02536. 0PCQDgDg

38、P一般取為一般取為5555180180；正常情況下取為；正常情況下取為55557575109 一般取進(jìn)口速度為一般取進(jìn)口速度為15152525m/sm/s；出口速度出口速度為為10101515m/sm/s。 5 . 01785. 0uQD110 圖圖4-18111 （1）氣體進(jìn)口速度：由于離心分離力與）氣體進(jìn)口速度：由于離心分離力與氣體旋轉(zhuǎn)線速度成二次方關(guān)系，因而氣氣體旋轉(zhuǎn)線速度成二次方關(guān)系，因而氣體進(jìn)口的線速度對分離器效果影響很大。體進(jìn)口的線速度對分離器效果影響很大。入口線速度一般宜在入口線速度一般宜在1525ms之間。之間。因線速過低，分離力不夠，而線速過高因線速過低，分離力不夠，而線速過

39、高則會破壞旋風(fēng)分離流動系統(tǒng)的正常壓力則會破壞旋風(fēng)分離流動系統(tǒng)的正常壓力平衡，并形成局部渦流，產(chǎn)生二次夾帶，平衡，并形成局部渦流，產(chǎn)生二次夾帶，使分離效率降低。使分離效率降低。112 （2）氣液密度差：由旋風(fēng)分離器的分離）氣液密度差：由旋風(fēng)分離器的分離原理可知，氣液密度差越大，分離效果原理可知，氣液密度差越大，分離效果越好。由旋風(fēng)分離器的氣流狀態(tài)可知，越好。由旋風(fēng)分離器的氣流狀態(tài)可知，旋風(fēng)分離器適用于氣液（或氣、固）分旋風(fēng)分離器適用于氣液（或氣、固）分離，而對于油水兩根相的分離則不宜于離，而對于油水兩根相的分離則不宜于采用。一般在正常負(fù)荷量范圍內(nèi)工作的采用。一般在正常負(fù)荷量范圍內(nèi)工作的旋風(fēng)分離器

40、，基本上可除去旋風(fēng)分離器，基本上可除去40m以上的以上的液滴或機(jī)械微粒。液滴或機(jī)械微粒。113 （3）旋轉(zhuǎn)半徑：由向心力的公式可知，）旋轉(zhuǎn)半徑：由向心力的公式可知， m，否則需提高氣流入口線速。當(dāng)用于大氣量否則需提高氣流入口線速。當(dāng)用于大氣量時可采用多個旋風(fēng)分離器。當(dāng)用于小氣量或負(fù)時可采用多個旋風(fēng)分離器。當(dāng)用于小氣量或負(fù)荷波動較大時，則可采用可調(diào)節(jié)多管式旋風(fēng)分荷波動較大時，則可采用可調(diào)節(jié)多管式旋風(fēng)分離器。由于多管式旋風(fēng)分離器的每根旋風(fēng)子，離器。由于多管式旋風(fēng)分離器的每根旋風(fēng)子，其旋轉(zhuǎn)半徑均較小，可在氣流線速較低的情況其旋轉(zhuǎn)半徑均較小，可在氣流線速較低的情況下獲得較大的氣液分離能力。下獲得較大的

41、氣液分離能力。114 雖然旋風(fēng)分離器體積小、效率高，但它雖然旋風(fēng)分離器體積小、效率高，但它的的分離效果對流速很敏感分離效果對流速很敏感，因而一般要，因而一般要求旋風(fēng)分離器的處理負(fù)荷相對穩(wěn)定，不求旋風(fēng)分離器的處理負(fù)荷相對穩(wěn)定，不適應(yīng)負(fù)荷波動較大的場合，這就限制了適應(yīng)負(fù)荷波動較大的場合，這就限制了旋風(fēng)分離器在負(fù)荷波動較大的集輸站場旋風(fēng)分離器在負(fù)荷波動較大的集輸站場與單井集氣站中的應(yīng)用與單井集氣站中的應(yīng)用。115 三相分離器的結(jié)構(gòu)；三相分離器的結(jié)構(gòu)； 油水界面控制；油水界面控制； 工藝計算。（下次應(yīng)補(bǔ)充講解）工藝計算。（下次應(yīng)補(bǔ)充講解）116圖圖4-20 臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（1）

42、117 如圖如圖4-20所示，是一個帶有界面控制器所示，是一個帶有界面控制器和堰板的典型臥式分離器。堰板保持油位，和堰板的典型臥式分離器。堰板保持油位，液位控制器保持水位。油掠過堰板，堰板液位控制器保持水位。油掠過堰板，堰板下流的油位由液位控制器來控制，排油閥下流的油位由液位控制器來控制，排油閥又由液位控制器來操縱。又由液位控制器來操縱。 118如圖如圖4-21所示，是按所示，是按“槽和堰槽和堰”設(shè)計設(shè)計的臥式分離器，這種結(jié)構(gòu)就不需要液體界的臥式分離器，這種結(jié)構(gòu)就不需要液體界面控制器，在堰板處液位的控制，是用簡面控制器，在堰板處液位的控制，是用簡單的變位浮子來實現(xiàn)的。而油槽內(nèi)的液位單的變位浮子

43、來實現(xiàn)的。而油槽內(nèi)的液位是由一個能操縱放油閥的液位控制器來控是由一個能操縱放油閥的液位控制器來控制的。水從油槽下面流過，然后再流過水制的。水從油槽下面流過，然后再流過水堰板，水液位是由一個能操縱放水閥的液堰板，水液位是由一個能操縱放水閥的液位控制器來操縱的。位控制器來操縱的。119圖圖4-21 臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（臥式三相分離器結(jié)構(gòu)（2）120 如圖如圖4-23所示，是一立式三相分離器所示，是一立式三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖。一個降液管用來輸送液體，結(jié)構(gòu)示意圖。一個降液管用來輸送液體，不致干擾撇沫作用的產(chǎn)生。一個連通管用不致干擾撇沫作用的產(chǎn)生。一個連通管用來平衡下段和氣體分離段的壓力。分配器來平衡下

44、段和氣體分離段的壓力。分配器或降液管出口位于油水界面處?；蚪狄汗艹隹谖挥谟退缑嫣?。 在處理含固體顆粒的油氣水分離時，在處理含固體顆粒的油氣水分離時，可設(shè)計成錐體底部，與水平線成可設(shè)計成錐體底部，與水平線成450或或600角度。角度。121圖圖4-23 立式三相分離器結(jié)構(gòu)立式三相分離器結(jié)構(gòu)122 油水界面檢則方法；油水界面檢則方法； 液位控制。液位控制。123油水界面檢測方法主要有電阻法、電油水界面檢測方法主要有電阻法、電容法、微差壓法、短波吸收法。由于插入容法、微差壓法、短波吸收法。由于插入三相分離器中的電極容易結(jié)垢，造成測量三相分離器中的電極容易結(jié)垢，造成測量誤差，現(xiàn)電阻法和電容法測量油水

45、界面的誤差，現(xiàn)電阻法和電容法測量油水界面的方法已很少使用。方法已很少使用。 124 是利用差壓計，接受油水界面變化是利用差壓計，接受油水界面變化所引起原油和水靜水壓差的變化來操縱所引起原油和水靜水壓差的變化來操縱出水閥的開度，實現(xiàn)油水界面的控制。出水閥的開度，實現(xiàn)油水界面的控制。125微差壓法的優(yōu)點是克服電極接觸油水微差壓法的優(yōu)點是克服電極接觸油水介質(zhì)造成的腐蝕、結(jié)垢的影響，無論油介質(zhì)造成的腐蝕、結(jié)垢的影響，無論油水界面是否明顯，都能夠正常工作。缺水界面是否明顯，都能夠正常工作。缺點是油水相對密度差要求大于點是油水相對密度差要求大于0.1，否則，否則微差壓計不能正常工作。微差壓計不能正常工作。

46、126 短波吸收法是將電能以電磁波的形式短波吸收法是將電能以電磁波的形式傳到油水介質(zhì)中，根據(jù)油、水吸收電能的傳到油水介質(zhì)中，根據(jù)油、水吸收電能的差異來測量兩種介質(zhì)的量，從而控制油水差異來測量兩種介質(zhì)的量，從而控制油水界面。界面。目前，在油田采用的油水界面變送器，目前，在油田采用的油水界面變送器，能消除低頻干擾，適用不同工況下介質(zhì)的能消除低頻干擾，適用不同工況下介質(zhì)的使用。使用。127 短波吸收法法的優(yōu)點是克服了電極短波吸收法法的優(yōu)點是克服了電極易腐蝕、結(jié)垢、掛油等現(xiàn)象，界面控制易腐蝕、結(jié)垢、掛油等現(xiàn)象，界面控制穩(wěn)定可靠。穩(wěn)定可靠。 缺點是成本高，需要專門人員進(jìn)行缺點是成本高，需要專門人員進(jìn)行儀

47、表的維護(hù)保養(yǎng)。儀表的維護(hù)保養(yǎng)。128 圖圖4-24表示在立式分離器內(nèi)通常采用表示在立式分離器內(nèi)通常采用的三種不同的液面控制方法。的三種不同的液面控制方法。 129圖圖4-24 三相分離器的液位控制三相分離器的液位控制130 兩相分離器的設(shè)計原則和各種計算公兩相分離器的設(shè)計原則和各種計算公式同樣適用于三相分離器的油氣分離部分。式同樣適用于三相分離器的油氣分離部分。 水中油滴和油中水滴在分離器內(nèi)的運(yùn)水中油滴和油中水滴在分離器內(nèi)的運(yùn)動一般在層流范圍內(nèi)，油水兩相的分離沉動一般在層流范圍內(nèi)，油水兩相的分離沉降分離可用斯托克斯方程計算降分離可用斯托克斯方程計算13118)(2lwgdw w油滴上升或水滴沉降速度，油滴上升或水滴沉降速度，m/s； d油滴或水滴的直徑，油滴或水滴的直徑，m；連續(xù)相的粘度，連續(xù)相的粘度，Pas；w水的密度，水的密度，kg/m3。1