分离器结构及工作原理

1、CQUSTCQUST分离器分离器 CQUST CQUST12543 CQUST CQUST腐蚀：腐蚀： 由于液态水的存在将加速管道及由于液态水的存在将加速管道及设备的腐蚀设备的腐蚀堵塞：堵塞： 随着积砂的增加堵塞管道、设备随着积砂的增加堵塞管道、设备污染化学溶液污染化学溶液液泛影响液泛影响 CQUST CQUST1.2 分离器分类分离器分类重力式 利用液体和气、固密度的不同而受到的重力的不同来实现分离旋风式 利用液体和气、固做旋转运动时所受到的离心力不同来实现分离过滤式 利用气流通道上的过滤元件或介质实现分离 CQUST CQUST计量分离器计量分离器 主要作用是完成油气水的初步分离并计量，一

2、般属低压分离器。分离器分离器生产分离器生产分离器 主要作用是完成多口生产井集中进行初步分离后密闭输送，属中高压分离器。 CQUST CQUST0.1MPa6MPa CQUST CQUST重力式分离器重力式分离器两相分离器三相分离器卧式立式重力式分离器重力式分离器 CQUST CQUST1234 CQUST CQUST控制或消减能量分离和沉降液体收集和引出段液滴聚集段 CQUST CQUST1. 两相分离器两相分离器2. 三相卧式分离器三相卧式分离器6. 旋风分离器结构及工作原理旋风分离器结构及工作原理7. 分离器的外壳及主要内部构件分离器的外壳及主要内部构件4. 分离器的选择分离器的选择5.

3、不同流动方式的分离器优缺点比较不同流动方式的分离器优缺点比较8. 其它形式的分离器其它形式的分离器3. 卧式分离器与立式分离器的比较和选择卧式分离器与立式分离器的比较和选择 CQUST CQUST2.1 两相分离器 CQUST CQUST2.1.1.卧式两相分离器基本结构及工作过程卧式两相分离器基本结构及工作过程 气液混合流体经气液进口进入分离器进行基本相分离，气体进入气体通道进行重力沉降分离出液滴，液体进入液体空间分离出气泡和固体杂质，气体在离开分离器之前经捕雾器除去小液滴后从出气口流出，液体从出液口流出。 CQUST CQUST2.1.2.立式两相分离器基本结构及工作过程立式两相分离器基本

4、结构及工作过程 气液混合流体经气液进口进入分离器进行基本相分离，气体进入气体通道向上流动通过重力沉降分离出液滴，液体进入液体空间向下流动，同时分离出气泡。气体在离开分离器之前经捕雾器除去小液滴后从出气口流出，液体从出液口流出。 CQUST CQUST2.2.1 一般三相卧式分离器基本结构及工作过程一般三相卧式分离器基本结构及工作过程 气液混合流体经气液进口进入分离器进行基本相分离，气体进入气体通道通过整流和重力沉降，分离出液滴；液体进入液体空间分离出气泡，同时在重力条件下，油向上流动，水向下流动得以油水分离，气体在离开分离器之前经捕雾器除去小液滴后从出气口流出，油从顶部经过溢流隔板进入油槽并从

5、出油口流出，水从排水口流出。 CQUST CQUST2.2.2 卧式三相分离器内部结构卧式三相分离器内部结构 气液混合流体经气液进口进入分离器进行基本相分离，气体进入气体通道并经过整流器和重力沉降，分离出液滴；液体进入液体空间分离出气泡后油向上流动、水向下流动得以分离，气体在离开分离器之前经捕雾器除去小液滴后从出气口流出，油从顶部经过溢流隔板进入油槽并从出油口流出，水经溢流档板进入水槽并从排水口流出。 CQUST CQUST比较内容分离效果较好较差排污能力较差较好占地面积较大较小操作方便较难操作搬运方便较难操作液面波动不易控制易于控制 CQUST CQUST比较内容比较内容 卧式卧式 立式立式

6、 球形球形 分离效率分离效率最好最好中等中等最差最差分离后流体的稳定性分离后流体的稳定性最好最好中等中等最差最差变化条件的适应性变化条件的适应性最好最好中等中等最差最差操作的灵活性操作的灵活性中等中等最好最好最差最差处理能力（直径相同）处理能力（直径相同）最好最好中等中等最差最差单位处理能力的费用单位处理能力的费用最好最好中等中等最差最差处理外来物能力处理外来物能力最差最差最好最好中等中等处理起泡原油的能力处理起泡原油的能力最好最好中等中等最差最差活动使用的适应性活动使用的适应性最好最好最差最差中等中等安装所需要的空间安装所需要的空间最好最好中等中等最差最差纵向上纵向上最好最好最差最差中等中等

7、横向下横向下最差最差最好最好中等中等安装的容易程度安装的容易程度中等中等最差最差最好最好检查维护的容易程度检查维护的容易程度最好最好最差最差中等中等 CQUST CQUST2.5.1 立式旋风分离器结构立式旋风分离器结构 CQUST CQUST 2.5.2 工作原理工作原理 气体经切向方向进入分离器后作圆周运动，液滴由于较重受到较大离心力而被抛在容器器壁上，最终从气体中分离出来；气体旋转速度逐渐减小最终向上运动从顶部流出，液体从底部流出。 CQUST CQUST2.6.1 外壳外壳内部承压的容器，为圆形筒内部承压的容器，为圆形筒体，其内径、长度尺寸根据气体体，其内径、长度尺寸根据气体处理量以及

8、操作参数设计确定，处理量以及操作参数设计确定，两端是椭球形或球形的封头。两端是椭球形或球形的封头。 CQUST CQUST2.6.2 内部构件内部构件q进口转向器进口转向器导流档板：快速变化液流方向和速度；导流档板：快速变化液流方向和速度；旋风式进口：应用离心力分离时采用。旋风式进口：应用离心力分离时采用。q波浪破碎器：波浪破碎器：垂直档板垂直档板q除沫板除沫板：倾斜的平行板片或管束。倾斜的平行板片或管束。q旋流破碎器：破除旋涡防止二次夹带旋流破碎器：破除旋涡防止二次夹带q雾沫脱除器雾沫脱除器丝网垫：适用但易堵塞（气流速度要适宜）。丝网垫：适用但易堵塞（气流速度要适宜）。叶板除雾器：改变为层流

9、。叶板除雾器：改变为层流。离心式除雾器：效果好但压降大且对流量敏感。离心式除雾器：效果好但压降大且对流量敏感。 CQUST CQUST导流挡板和旋风式进口原理图导流挡板和旋风式进口原理图 CQUST CQUST滤网及除雾器原理图滤网及除雾器原理图 CQUST CQUST叶板除雾器原理 气体经过叶板除雾器时被强制分成多条支流，使流动变得稳定，液滴易于沉降。 CQUST CQUST 气体经上部进入，经过滤管进入二级分离，而较大液滴及粉尘则留在分离器一级分离段内进入储液槽，气体在二级分离段经捕雾后从右侧流出。 CQUST CQUST 含有少量气，水的油经接收室进入分离器，经重力沉降后，由疏流室稳流后

10、进入分离室。在分离室内，油液均匀较薄层的流动使气泡得以分离，分离出的气泡从顶部流出，油流进入 集液室经原油出口流出，水经排污口流出。 CQUST CQUST 气液混合流体经气液进口进入分离器进行基本相分离，气体在折流板内经不空隙逸出到气相空间得到分离，气体在离开分离器之前经整流、捕雾后从出气口流出，液体进入液体空间分离出气泡及油向上流动，水向下流动得以分离，油从出油口流出，水经排水口流出。 CQUST CQUST3.1 分离质量分离质量K K 定义：分离器出口处每标准立方米气体定义：分离器出口处每标准立方米气体所带液量的多少。所带液量的多少。 计算公式：计算公式：气液100/VVK CQUST

11、 CQUST3.2 分离程度分离程度S 定义：分离器在分离的温度、压力下，从定义：分离器在分离的温度、压力下，从其出液口中排出的液体所携带的游离气体其出液口中排出的液体所携带的游离气体积和液体体积之比值。积和液体体积之比值。 计算公式：计算公式：液气100/VVS CQUST CQUST3.3 我国规定的分离器工作标准我国规定的分离器工作标准： 气33/5.0mcmK 液33/05.0mcmS CQUST CQUST4.1.1 颗粒的沉降v 假设 颗粒在分离器中的运动速度为常数：重力等于阻力 颗粒为球形，大小不变v 计算公式 G=A+R4.1 两相分离理论两相分离理论 CQUST CQUSTv

12、 重力：重力：v 阻力：阻力：v 浮力：浮力： 通过以上公式可计算出颗粒的沉降速度通过以上公式可计算出颗粒的沉降速度w的值。的值。gdGL36gwdCRgD2422gdAg36式中： d 颗粒的直径，m； g 、 L 分别为操作条件下气体和颗粒的 密度，kg/m3 g 重力加速度，m/s2 w 颗粒或液滴在气体中的沉降速度，m/s CD气流携带系数，无因次。 CQUST CQUST4.1.2 气流携带系数气流携带系数CD的确定的确定 气流携带系数与流态有关，不同的流态区域内气流携带系数数值也不一样。各区域的范围和相应的关系可查表得到。Re 2: CD = 24/Re2 Re 500: CD =

13、18.5Re-0.6500 Re 2 105: CD =0.34Re 2 105: CD=0.1 CQUST CQUST4.1.3 颗粒的沉降速度颗粒的沉降速度w值的计算值的计算 根据以上公式可推导出沉降速度根据以上公式可推导出沉降速度w的计算公式：的计算公式：其中：其中： CQUST CQUST4.1.4 讨论：讨论： （1）介质不流动时，仅重力作用：）介质不流动时，仅重力作用： 沉降速度的影响因素：沉降速度的影响因素：d、 L、 g、操作条件下天然气的粘度操作条件下天然气的粘度 （2）气流向上流动（考虑相对运动速度）气流向上流动（考虑相对运动速度w）： wv：颗粒向下沉降（速度）颗粒向下沉

14、降（速度）（3）颗粒大小影响：）颗粒大小影响： 气体分离段：气体负荷设计方程是基于脱除气体分离段：气体负荷设计方程是基于脱除100 m的颗粒的颗粒 雾沫脱除器脱除直径在雾沫脱除器脱除直径在10100 m的颗粒的颗粒 CQUST CQUST（4）颗粒大小影响：）颗粒大小影响： 气体分离段：气体负荷设计方程是基于脱除气体分离段：气体负荷设计方程是基于脱除100 m的颗粒。的颗粒。 雾沫脱除器脱除直径在雾沫脱除器脱除直径在10100 m的颗粒。的颗粒。（5）停留时间）停留时间: 定义：假定停止流动的情况下，一个液体分子保留在容器内的平定义：假定停止流动的情况下，一个液体分子保留在容器内的平均时间。均

15、时间。 停留时间为停留时间为30秒到秒到3分钟。分钟。 CQUST CQUST4.2 两相分离器尺寸设计方法两相分离器尺寸设计方法 一般方程式：一般方程式：1. 当颗粒直径不大于（当颗粒直径不大于（2080） 10-6m，且雷诺数且雷诺数Re 2时，时，n=1，a=24，则以上方则以上方程变为下列式：程变为下列式：geneDDggLwdRRaCCgdw342182gdwgL CQUST CQUST2. 当颗粒直径小于（当颗粒直径小于（300800） 10-6m，且雷诺数且雷诺数2Re 500时，时，n=0.6，a=18.51，则以上方程变为下列式：则以上方程变为下列式：3. 当颗粒直径大于（当

16、颗粒直径大于（300800） 10-6m，且雷诺数且雷诺数500Re1500时，时，CD=0.44，则以上方程变为下列式：则以上方程变为下列式： 将以上公式制为图表便可得下图，通过此图，可查得在不同压力下，水将以上公式制为图表便可得下图，通过此图，可查得在不同压力下，水滴的沉降速度滴的沉降速度w与其直径与其直径d的关系。的关系。29. 043. 071. 071. 014. 1153. 0ggLgdw5 . 074. 1ggLgdw CQUST CQUST151020304050607080901001.5 2345681011.5 234568 100.00010.00030.00040.0

17、0060.00080.0010.00150.0020.0030.0040.0050.0060.0080.010.0150.020.030.040.050.060.080.10.150.20.30.40.50.60.811.5234568101.5 2345 6810.001.5 2345 6810.00颗粒直径 颗粒直径 DmDm, , mm当不同压力时，水滴沉降速度与其直径的关系曲线当不同压力时，水滴沉降速度与其直径的关系曲线工作压力工作压力MPa10.1972MPa10.1972颗颗粒粒沉沉降降速速度度m/sm/s CQUST CQUST4.3 立式重力式分离器的尺寸设计立式重力式分离器的

18、尺寸设计 1. 分离器直径及高度的计算分离器直径及高度的计算smQvQDwQFQvFDFwv/448.075.030020dNmQg/3293101325. 086400000TZPQQTZQPZTPQggmDH,)104( CQUST CQUST 2. 分离器进出口直径的计算分离器进出口直径的计算 取进口速度取进口速度v1为为15m/s 取出口速度为取出口速度为v2 为为10m/s5.0225.011785.0785.0vQDvQD CQUST CQUST第四节分离设备的第四节分离设备的4.4 卧式重力式分离器尺寸设计卧式重力式分离器尺寸设计 CQUST CQUST计算公式：由上图得到：计算

19、公式：由上图得到：而：而： 代入上式有：代入上式有：令：令：得：得：DLwvctgDLwvctg0FQvwDLFQ0ADL204DFwQAF010445 .0DLAwAQD CQUST CQUST第四节分离设备的以上公式中：以上公式中： Q 操作条件下流体体积流量，m3/s； L 卧式分离器长度，m； D 卧式分离器直径，m； 截面积利用系数，0.80.95； w 颗粒或液滴在气体中的沉降速度，m/s。 CQUST CQUST第四节分离设备的第四节分离设备的4.5 立式与卧式分离器的比较立式与卧式分离器的比较设颗粒沉降的有效面积（颗粒沉降的工作面积）设颗粒沉降的有效面积（颗粒沉降的工作面积）:

20、则：则： 立式分离器立式分离器 卧式分离器卧式分离器 结论：结论：当直径相同时，卧式分离器的效率就比立式分离器的当直径相同时，卧式分离器的效率就比立式分离器的效率高。效率高。wQFFwQF0FwQFA000FFA CQUST CQUST第四节分离设备的第四节分离设备的4.7 旋风式分离器旋风式分离器v 定义：利用离心力来分离气流中颗粒定义：利用离心力来分离气流中颗粒的分离器的分离器v 原理：利用离心力原理：利用离心力v 过程：过程： CQUST CQUST第四节分离设备的第四节分离设备的颗粒分离规律：颗粒分离规律：假定：颗粒作匀速运动，即：假定：颗粒作匀速运动，即：离心力离心力 阻力阻力 联立

21、求解：联立求解：RF 2326rdrvmFpgwdCRgD24222234rCdwgDp CQUST CQUST讨论：讨论：1. 当颗粒直径不大于（当颗粒直径不大于（2080） 10-6m，且雷诺数且雷诺数Re 2时，时，n=1，a=24，则方程变为：则方程变为：2. 当颗粒直径小于（当颗粒直径小于（300800） 10-6m，且雷诺数且雷诺数2Re 500时，时，n=0.6，a=18.51，则则方程变为方程变为：1822rdwp182gdwgL71. 0229. 043. 071. 014. 1153. 0rdwgp29. 043. 071. 071. 014. 1153. 0ggLgdw

22、CQUST CQUST第四节分离设备的第四节分离设备的3. 当颗粒直径大于（当颗粒直径大于（300800） 10-6m，且雷诺数且雷诺数500Re1500时，时，CD=0.44，则方则方程变为程变为：5 . 0274. 1rdwggL5 .074.1ggLgdw CQUST CQUSTv旋风式分离器与重力式分离器的比较旋风式分离器与重力式分离器的比较 离心力作用下的分离速度比重力作用下的分离速度离心力作用下的分离速度比重力作用下的分离速度大大 倍，其中倍，其中m m =1, 0.71, 0.5=1, 0.71, 0.5。mgr2 分离速度的影响因素：分离速度的影响因素：d d、 L L、 g

23、g、介质介质 及分离器及分离器的结构和尺寸。的结构和尺寸。 CQUST CQUSTv影响旋风分离效率的因素影响旋风分离效率的因素 气体进口速度：气体进口速度：15152525m/sm/s 气液密度差：不适于油水两液分离气液密度差：不适于油水两液分离 旋转半径：不宜超过旋转半径：不宜超过0.50.5m m（旋风子）旋风子） CQUST CQUST4.8 旋风分离器直径及进出口管计算旋风分离器直径及进出口管计算1.计算公式：计算公式： Q Qn n 为标准状态下的流量为标准状态下的流量而：而：45.051039.3pCKKpTZQDDgn式中29210096.5785.0pDTZQvDQvngg

24、CQUST CQUST2. 2. 计算过程：计算过程： 令K1（1.266)，计算D 取出口管线直径0.67D，进口管线0.47D 验算进口流速是否在1525m/s， 出口流速是否在515m/s， 筒体流速在2.454.43m/s， 否则另取K值直到合乎要求。 CQUST CQUST4.9 丝网除雾器的工艺计算丝网除雾器的工艺计算v 效果：除雾效率可达99%v 构成：圆形或扁形的耐腐蚀的金属丝编织而成v 机理：接头聚集，重力沉降v 压力降：如无固体颗粒，则可忽视 CQUST CQUSTv 流速：流速大则不易落下，小则不易碰撞流速：流速大则不易落下，小则不易碰撞 一般取：一般取：式中：式中：K

25、K系数，与液体的粘度、表面张力、丝网的比表面积以及气体中液沫的系数，与液体的粘度、表面张力、丝网的比表面积以及气体中液沫的含量等因素有关，对于标准型丝网，可取含量等因素有关，对于标准型丝网，可取K K=0.116=0.116v 面积：根据气体处理量和流速确定。面积：根据气体处理量和流速确定。5.0maxgglKVmaxmax8.00.12.0VVVVgg CQUST CQUST一、是非题一、是非题1旋风分离器的分离效果优于重力式分离器。（旋风分离器的分离效果优于重力式分离器。（ ）2油气在分离过程中，主要依靠重力、离心力及粘着力来完成的。油气在分离过程中，主要依靠重力、离心力及粘着力来完成的。 （ ） 3在相同条件下卧式