油气分离设备课件

1、1 （1）原始参数：）原始参数： 井号井号 产量（产量（104Nm3/d） 进站压力（进站压力（MPa） 进站温度（进站温度（0C）1 25 15.5 312 30 15.0 293 20 14.5 274 17 14.9 305 11 10.5 25 出站压力：出站压力：6MPa 气体组成气体组成（%V） ：C190.30 C28.02 C30.88 C40.43C50.3 CO20.02 H2O0.05凝析油含量：凝析油含量：20g/Nm3（2）设计内容：设计内容： a. 确定集气站工艺流程；确定集气站工艺流程；2 概述概述 两相分离器两相分离器 三相分离器三相分离器 典型分离器的结构典型

2、分离器的结构3 了解分离器的类型、特点和适用场所；了解分离器的类型、特点和适用场所； 掌握分离器的结构和内部构件的作用；掌握分离器的结构和内部构件的作用； 掌握分离器的组成和分离原理；掌握分离器的组成和分离原理； 掌握分离器主要尺寸确定方法和校核计掌握分离器主要尺寸确定方法和校核计算。算。4 按其外形可分为：按其外形可分为：卧式分离器卧式分离器、立式分立式分离器离器、球形分离器球形分离器； 按分离器的功能分为：按分离器的功能分为：两相分离器、三两相分离器、三相分离器相分离器； 按实现分离利用的能量可分为：按实现分离利用的能量可分为：重力式、重力式、离心式和混合式等离心式和混合式等。5 实现液相

3、和气相基本分离；实现液相和气相基本分离； 脱除气相中所夹带的液沫；脱除气相中所夹带的液沫； 脱除液相中所包含的气泡；脱除液相中所包含的气泡； 引出分离的气相和液相，不允许有重新引出分离的气相和液相，不允许有重新夹带掺混的机会。夹带掺混的机会。6 立式分离器立式分离器 卧式分离器卧式分离器 其它分离器其它分离器7图图4-2立式分离器原理图立式分离器原理图8 初级分离段（基本相分离段）初级分离段（基本相分离段）气液入口处，气液入口处，由于由于物流速度突然降低物流速度突然降低，成股状的液体或大的液，成股状的液体或大的液滴被分离出来直接沉降到积液段。为了提高初级滴被分离出来直接沉降到积液段。为了提高初

4、级分离的效果，常增设入口挡板或采用切线入口方分离的效果，常增设入口挡板或采用切线入口方式。式。 沉降段沉降段经初级分离后的经初级分离后的气流以较低的流速气流以较低的流速向上流动向上流动，携带着，携带着较小液滴则向下沉降较小液滴则向下沉降。分离效。分离效果取决于气体和液体的特性、液滴尺寸及气流的果取决于气体和液体的特性、液滴尺寸及气流的平均流速与扰动程度。平均流速与扰动程度。9 积液段积液段主要收集液体主要收集液体。为减少流动气。为减少流动气流对已沉降液体扰动，一般积液段应有足够流对已沉降液体扰动，一般积液段应有足够的容积，以保证液体中的气体能脱离液体。的容积，以保证液体中的气体能脱离液体。为防

5、止气体旋涡，应保留一段液封。为防止气体旋涡，应保留一段液封。除雾段除雾段主要设置在紧靠气体出口前，主要设置在紧靠气体出口前，用于捕集沉降段未能分离出来的较小液滴用于捕集沉降段未能分离出来的较小液滴（10100m）。）。微小液滴在此发生微小液滴在此发生碰撞、碰撞、凝聚凝聚，最后结合成较大液滴下降沉至积液段，最后结合成较大液滴下降沉至积液段。10 占地面积小，容易清除筒体内污物；占地面积小，容易清除筒体内污物； 便于实现液位自动控制；便于实现液位自动控制； 适合于含固体杂质较多的混合物和处理适合于含固体杂质较多的混合物和处理含液量较大的气体；含液量较大的气体； 单位处理量成本高于卧式。单位处理量成

6、本高于卧式。11图图4-1卧式分离器原理图卧式分离器原理图12 初级分离段（基本相分离段）初级分离段（基本相分离段）可具有可具有不同的入口形式，其目的也在于对气液进不同的入口形式，其目的也在于对气液进行初级分离，除了入口挡板外，有的在入行初级分离，除了入口挡板外，有的在入口内增设一个小内旋器，在入口对气口内增设一个小内旋器，在入口对气液液进行旋风分离。进行旋风分离。 沉降段沉降段是气体与液滴实现重力分离是气体与液滴实现重力分离的主体，气流水平流动与液滴下沉成的主体，气流水平流动与液滴下沉成90夹角，对液滴下降阻力小于立式分离器。夹角，对液滴下降阻力小于立式分离器。13 积液段积液段设计常需考虑

7、液体在分离器设计常需考虑液体在分离器的停留时间，一般储存高度按分离器直径的停留时间，一般储存高度按分离器直径的一半考虑。在水平筒体的底部有泥沙等的一半考虑。在水平筒体的底部有泥沙等污物，排污比立式分离器困难。污物，排污比立式分离器困难。 除雾段除雾段可设置在筒体内，也可设置可设置在筒体内，也可设置在筒体上部紧接气体出口处。在筒体上部紧接气体出口处。14 以重力沉降分离为主，辅以碰撞、离心以重力沉降分离为主，辅以碰撞、离心分离；分离； 重力沉降部分中液滴下降方向与气流运重力沉降部分中液滴下降方向与气流运方向垂直；方向垂直； 液滴沉降面积比同直径立式分离器大液滴沉降面积比同直径立式分离器大。15卧

8、式分离器和立式分离器相比较：卧式分离器和立式分离器相比较： 具有处理能力较大、安装方便和单位处具有处理能力较大、安装方便和单位处理成本低；理成本低； 特别是存在乳状液或高气油比时，卧式特别是存在乳状液或高气油比时，卧式分离器较为经济；分离器较为经济； 但占地面积大、液体控制比较困难和不但占地面积大、液体控制比较困难和不易排污。易排污。16 球形分离器；球形分离器； 卧式双筒分离器；卧式双筒分离器； 旋风分离器；旋风分离器； 过滤分离器。过滤分离器。17 典型的球形分离器如图典型的球形分离器如图4-3所示。从承所示。从承受压力的观点来看，球形分离器可能是非受压力的观点来看，球形分离器可能是非常有

9、效的。但是由于常有效的。但是由于具有受限制的波动容具有受限制的波动容量和制造难度大量和制造难度大，它在油气田设施上通常，它在油气田设施上通常不被采用不被采用。18图图4-3 球形分离器原理图球形分离器原理图19 卧式双筒分离器的原理图如图卧式双筒分离器的原理图如图4-4所所示。示。n适用液体流量小的工况；适用液体流量小的工况；n有利于排污；有利于排污；n制造难度增大，建设费用较高；制造难度增大，建设费用较高；20图图4-4 卧式双筒分离器原理图卧式双筒分离器原理图21旋风分离器的原理图如图，主要依靠油旋风分离器的原理图如图，主要依靠油气混合物作回转运动时产生的离心力使油气混合物作回转运动时产生

10、的离心力使油气分离。气分离。n处理量大、结构简单，可除去处理量大、结构简单，可除去5m以以上的液滴；上的液滴；n但它对流速很敏感，要求处理负荷相但它对流速很敏感，要求处理负荷相对稳定，常作为重力式分离器的入口对稳定，常作为重力式分离器的入口分流器。分流器。22旋风分离器原理图旋风分离器原理图1入口短管；入口短管；2分离器圆筒部分；分离器圆筒部分；3气体出气体出口；口； 4分离器的锥筒部分；分离器的锥筒部分；5集液部分集液部分23 过滤分离器原理图如图过滤分离器原理图如图4-5，主要用于，主要用于从气体中除油。常用的过滤元件有纤维制从气体中除油。常用的过滤元件有纤维制品、金属丝网、陶瓷和泡沫塑料

11、等。一般品、金属丝网、陶瓷和泡沫塑料等。一般在过滤分离器前均应有一级分离器作初步在过滤分离器前均应有一级分离器作初步分离。分离。24图图4-5 过滤分离器原理图过滤分离器原理图25 过滤分离器可以过滤分离器可以100%地脱除大于地脱除大于2m的微粒，的微粒，99%地脱除小到地脱除小到0.5 m的微粒；的微粒； 可用于高气量低液量、气体净化要求高可用于高气量低液量、气体净化要求高的场合，如矿场压气站的压缩机入口处、的场合，如矿场压气站的压缩机入口处、仪表气净化或燃料气上游的洗涤器。仪表气净化或燃料气上游的洗涤器。26 两相分离器的内部构件两相分离器的内部构件 两相分离器的工艺计算两相分离器的工艺

12、计算27 进口转向器；进口转向器； 除沫板；除沫板； 旋流破碎器；旋流破碎器； 除雾器；除雾器； 气相整流件；气相整流件； 气液挡板。气液挡板。28图图4-6 进口转器进口转器29导流档板导流档板，它可能是，它可能是球形盘，平板，角球形盘，平板，角铁，锥形物铁，锥形物等构件，等构件，使液流方向和速度发使液流方向和速度发生快速变化。生快速变化。这种档板主要是用结构支撑这种档板主要是用结构支撑加以固定，以承受冲击动量载荷。加以固定，以承受冲击动量载荷。使用半使用半球形或锥形的装置，其优点是它比平板或球形或锥形的装置，其优点是它比平板或角铁所产生的扰动要小些，从而减少再夹角铁所产生的扰动要小些，从而

13、减少再夹带或乳化的问题。带或乳化的问题。30旋风式进口旋风式进口，它应用离心力来分离流体，它应用离心力来分离流体。可以是旋风式通道或者是环绕筒壁的切线可以是旋风式通道或者是环绕筒壁的切线流道。使用一个进口喷嘴就足以产生一个流道。使用一个进口喷嘴就足以产生一个围绕着内筒回转大约围绕着内筒回转大约6m/s的液流速度，内的液流速度，内筒的直径不大于分离器直径的筒的直径不大于分离器直径的2/3。31 当气泡从液体中逸放出来时，在气液当气泡从液体中逸放出来时，在气液界面可能形成泡沫，使界面可能形成泡沫，使泡沫流经一系列倾泡沫流经一系列倾斜的平行板片或管束斜的平行板片或管束（如图（如图4-7所示），由所示

14、），由于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作用于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作用促使雾沫分离。促使雾沫分离。32图图4-7 除沫板结构示意图除沫板结构示意图33 在当液流控制阀打开时，为防止在该处在当液流控制阀打开时，为防止在该处产生涡流，产生涡流，通常的对策是设置一个简单的通常的对策是设置一个简单的旋流破碎器，旋流破碎器，见图见图4-8所示。产生的旋涡将所示。产生的旋涡将天然气从气体空间内吸出，然后重新掺混天然气从气体空间内吸出，然后重新掺混到液体中流出。到液体中流出。34图图4-8旋流破碎器旋流破碎器35 为了除去为了除去100m 以下的液滴，在分离以下的液滴，在分离器的出口普遍都增设了除雾

15、器。除雾器能器的出口普遍都增设了除雾器。除雾器能除去除去10010m 直径的液滴，其效率可达直径的液滴，其效率可达99。除雾器主要有三种类型，如图。除雾器主要有三种类型，如图4-9所所示。示。 36图图4-9 三种常用的除雾器结构三种常用的除雾器结构(a) 网垫；网垫；(b)拱板；拱板；(c) 波纹板波纹板37网垫除雾器由直径网垫除雾器由直径0.120.25mm的不锈钢丝的不锈钢丝网组成，一般厚度在网组成，一般厚度在75180mm左右；左右； 拱板除雾器由一系列同心波纹圆筒组成，其拱板除雾器由一系列同心波纹圆筒组成，其作用在于增大液滴在圆筒表面的聚结面积；作用在于增大液滴在圆筒表面的聚结面积；

16、波纹板除雾器由一系列固定的波纹板重叠构波纹板除雾器由一系列固定的波纹板重叠构成。由于气流方向在波纹板上的不断变化，最终成。由于气流方向在波纹板上的不断变化，最终液滴与波纹板碰撞而聚结在波纹板上被分离出来。液滴与波纹板碰撞而聚结在波纹板上被分离出来。38 对分离器的基本要求对分离器的基本要求 液滴的沉降速度液滴的沉降速度 两相分离器尺寸设计（两相分离器尺寸设计（） 两相分离器尺寸设计（两相分离器尺寸设计（） 气体处理能力的比较气体处理能力的比较 除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算 两相分离器的工艺计算步骤两相分离器的工艺计算步骤39 初初级级分离段应能将气液混合物中的液体分离段应能将气液混合物中的

17、液体大部分分离出来；大部分分离出来； 积积液段要有足够的容积，以缓冲来油管液段要有足够的容积，以缓冲来油管线的液量波动和油气自然分离；线的液量波动和油气自然分离； 有足够的长度或高度，有足够的长度或高度，使直径使直径100m以以上的液滴靠重力沉降，上的液滴靠重力沉降，以防止气体过多以防止气体过多地带走液滴；地带走液滴；40 在分离器的主体部分应有减少紊流的措在分离器的主体部分应有减少紊流的措施，保证液滴的沉降；施，保证液滴的沉降； 要有捕集油雾的除雾器，以捕捉二次分要有捕集油雾的除雾器，以捕捉二次分离后气体中更小的液滴；离后气体中更小的液滴； 要有压力和液面控制。要有压力和液面控制。41假设：

18、假设：（1）液液滴为球形；滴为球形；（2）液滴液滴与与液液滴、滴、液液滴与分离器壁滴与分离器壁等等构件间没有作用力；构件间没有作用力；（3）气体在沉降部分内的流动是稳定）气体在沉降部分内的流动是稳定的，任一点的流速不随时间而变化。的，任一点的流速不随时间而变化。42gdGl36 d液滴直径，液滴直径，m；l液滴的密度，液滴的密度，kg/m3；g气体的密度，气体的密度，kg/m3； gdAg3643gwgdCRgD2422CD水力阻力系数；水力阻力系数；w 液滴的沉降速度，液滴的沉降速度，m/s；d液滴的直径，液滴的直径，m。44ggwdCgdgDgl24)(6223RAG45gDglCgdw3

19、)(4（4-1）neDRaC46ggwdRe34032450.ReReC.D（4-6）47如果围绕颗粒（液滴）的流动是层流，也如果围绕颗粒（液滴）的流动是层流，也就是在低雷诺数（就是在低雷诺数（Re2）情况下的流动，情况下的流动，阻力系数阻力系数CD=24/Re；将其代入到颗粒沉降将其代入到颗粒沉降的一般表达式中，最后可得到：的一般表达式中，最后可得到：182gdwgl48gDglCgdw3)(434032450.ReReC.DggwdRe（4-6）（4-1）49 1.取取CD=0.34 2.计算计算W 3计算计算Re 4.计算计算CDgDglCgdw3)(4ggwdRe34032450.Re

20、ReC.D50 5. 返至第返至第2 步，并迭代计算，直到计算出步，并迭代计算，直到计算出来的来的W满足要求时为止。即：满足要求时为止。即：nnWW151 可取可取100m300 m的颗粒为计算依据。的颗粒为计算依据。 52 停留时间取停留时间取30秒到秒到3分钟；分钟； 在原油发泡的情况，停留时间可能需要在原油发泡的情况，停留时间可能需要高达这个数字的四倍。高达这个数字的四倍。 53 两相分离器尺寸设计的主要任务是确两相分离器尺寸设计的主要任务是确定卧式重力分离器、立式重力分离器的定卧式重力分离器、立式重力分离器的直径和筒体直径和筒体的长度。的长度。54气体负荷约束气体负荷约束液体负荷约束液

21、体负荷约束为了便于分离器的液位控制及其它内部为了便于分离器的液位控制及其它内部结构设计，一般假设卧式分离器的内容结构设计，一般假设卧式分离器的内容一一半为液体充满半为液体充满。 100m的颗粒的颗粒。55KPTZQdLgeff31041. 1 d分离器的内径，分离器的内径，mm ； Leff分离器内产生分离作用的有效长度，分离器内产生分离作用的有效长度，m ； T分离器的操作温度，分离器的操作温度，K ； P分离器的操作压力，分离器的操作压力，MPa（绝）；绝）； Q Qg g气体流量，气体流量，NmNm3 3/d/d； Z Z气体压缩系数；气体压缩系数； K K常数常数 565 . 0mDg

22、LgdCK57式中式中 tr-期望的液体停留时间，期望的液体停留时间，min QL-液体流量，液体流量，m3/d； LreffQtLd1765258 Lss-分离器筒体长度，分离器筒体长度，m 长径比：长径比： 10 103 3Lss/d=3Lss/d=34 41000dLLeffsseffssLL34对气体负荷：对气体负荷： 对液体负荷：对液体负荷： 59ggAQu28dAg8640000pTZTpQQg工作流量工作流量（m3/s）气体流速气体流速（m/s）流通面积（流通面积（m）推导公式时注意推导公式时注意单位统一单位统一60 颗粒沉降必要条件颗粒沉降必要条件：气体在卧式分离器的滞留：气体

23、在卧式分离器的滞留时间时间tg必须大于或等于液滴从气体中沉降分离所需必须大于或等于液滴从气体中沉降分离所需的时间的时间td。geffguLtwdtd2/gDglmCgdw3)(461dgtt 其中KPTZQdLgeff31041. 15 . 0mDgLgdCK62若液体流量为若液体流量为Ql（m3/d），），分离器的有效长分离器的有效长度为度为Leff（m），），停留时间为停留时间为tr（min），），一般卧一般卧式分离器的液面控制在式分离器的液面控制在d/2处，则有处，则有：60244212lreffQtLdlreffQtLd18012推导公式时注意推导公式时注意单位统一单位统一63气体处理

24、能力计算气体处理能力计算液体处理能力计算液体处理能力计算64图图4-12 立式分离器示意图立式分离器示意图65KpTZQdg142.025 . 0)(DglgCKdm=100m66 立式分离器的气体处理能力计算，主要基于立式分离器的气体处理能力计算，主要基于气体在分离器中的流速必须小于或等于液滴沉降气体在分离器中的流速必须小于或等于液滴沉降速度。速度。ggAQu24dAgwug8640000pTZTpQQg67KpTZQdg142.025 .0)(DglgCK其中gDglmCgdw3)(4dm=100m68lrQthd521085. 869若液体流量为若液体流量为Ql（m3/d），），分离器液

25、柱高度分离器液柱高度为为h（m），），停留时间为停留时间为tr（min），），则有：则有：602442lrQthdlrQthd36012推导公式时注意推导公式时注意单位统一单位统一70 立式分离器的实用长度必须气液分离段长立式分离器的实用长度必须气液分离段长度、丝网除雾长度、排液口下部的长度以度、丝网除雾长度、排液口下部的长度以及沉降的一定长度。立式分离器实用长度及沉降的一定长度。立式分离器实用长度Lss下式计算：下式计算：10001930hLss立式分离器的长径比（立式分离器的长径比（Lss/D）一般按一般按34考虑。考虑。10001016dhLss71 例例4-1讲解讲解 例例4-2讲解讲

26、解721、推导公式（、推导公式（4-1）、）、 （4-9）、）、 （4-11）、）、（4-13）、）、 （4-14）2、已知：某气井气体流量、已知：某气井气体流量Qg=3.0104 Nm3/d；气体相对密度气体相对密度S=0.6；油的流量油的流量QL=300m3/d；油的相对密度油的相对密度S.G.=0.825；操作压力操作压力 P=5.0 MPa(绝绝)；操作温度；操作温度T=27，压缩系数为压缩系数为Z=0.8。 试求卧式和立式分离器工艺尺寸。试求卧式和立式分离器工艺尺寸。73gDglCgdw3)(474流态流态ReCD层流层流Re2过渡流过渡流2Re500紊流紊流500Re21050.4

27、4124Re50518.Re.75gglgdw18)(276286. 0428. 0714. 0714. 0143. 1)(153. 0ggglgdw775 . 0)(74. 1ggldgw78假设假设流态流态计算计算W校核流态校核流态结结 束束调整调整流态流态否是79 分离器主要原理是沉降分离原理，沉分离器主要原理是沉降分离原理，沉降分离要满足一定的停留时间，应选取适降分离要满足一定的停留时间，应选取适宜的气流速度。分离器处理能力决定于它宜的气流速度。分离器处理能力决定于它的外形尺寸。的外形尺寸。80立式分离器工作时，气流和液滴沉降方立式分离器工作时，气流和液滴沉降方向相反，所以向相反，所以

28、液滴能沉降的必要条件是液液滴能沉降的必要条件是液滴沉降速度滴沉降速度w大于气流速度大于气流速度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是指直是指直径为径为100m 液滴的沉降速度。液滴的沉降速度。 81 考虑到考虑到液液滴沉降速度计算的假设条件与实际情况滴沉降速度计算的假设条件与实际情况有出有出入入，以及气流在分离器沉降部分的不均匀性，故，以及气流在分离器沉降部分的不均匀性，故在取允许气流速度在取允许气流速度V时应为时应为:V= W 取取 =0.750.81 可保证可保证WVVDQ248640000pTZTpQQg单位换算：单位换算：82在确定分离器直径时，考虑进入

29、分离器在确定分离器直径时，考虑进入分离器的油气两相比例随时间不断变化这一实际的油气两相比例随时间不断变化这一实际情况，引入载荷波动系数情况，引入载荷波动系数，一般一般取取 1.52。 VDQQ24835 . 0785. 0wQDDH)104(84根据现场实践经验，气体的进口速度取为根据现场实践经验，气体的进口速度取为15m/s，出口速度取为出口速度取为10m/s效果较好效果较好 。5 . 0785. 0vQD85 已确已确定立式分离器的定立式分离器的主要结构尺寸，分主要结构尺寸，分离器各部分其它尺寸，可参照下述方法离器各部分其它尺寸，可参照下述方法确定，见图。确定，见图。86立式分离器的结构尺

30、寸立式分离器的结构尺寸l一天然气出口；一天然气出口；2油气进口油气进口 ；3一原油出口；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 除雾段除雾段 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； 入入口分离段口分离段 H3一般不小于一般不小于 600mm； 积液积液段段h由油由油液液在分离器内需要停留的时间确在分离器内需要停留的时间确定；定； 液封段液封段H4防止气体窜入油管路，其高度一般防止气体窜入油管路，其高度一般不小于不小于400mm； 泥砂储存段泥砂储存段H5视油视油中中含砂量和分离器中是否含砂量和分离器中

31、是否需要设置加热盘管而定；需要设置加热盘管而定；分离器的总高度分离器的总高度H0 一一般为般为(3.55)D。88图图4-16 液滴在卧式分离器中的沉降液滴在卧式分离器中的沉降89在卧式分离器中，液滴沉降的必要条件：在卧式分离器中，液滴沉降的必要条件：液液滴沉降至集液面所需的时间应小于或等于液滴随滴沉降至集液面所需的时间应小于或等于液滴随气体流过重力沉降部分所需的时间，气体流过重力沉降部分所需的时间，即即VLWDDwLV 90气流速度气流速度v（称为计算速度或实际流速）为：称为计算速度或实际流速）为： 104 ADL令：令：oFQv式中式中 面积利用系数。面积利用系数。 V=AWV=AW=AW

32、=AW91wAQD785. 092分离器分离器其它其它各部分尺寸，可参照下述各部分尺寸，可参照下述方法确定，见图。方法确定，见图。93卧卧式分离器的结构尺寸式分离器的结构尺寸1油气进口油气进口 ；2天然气天然气出口；出口；3油出口油出口94 入入口段口段L1由由入入口的形式确定，但不小于口的形式确定，但不小于1m。 沉降段沉降段L2按结构要求定，但不小于按结构要求定，但不小于2D。 液体储存段液体储存段h3由液体在分离器内停留时间确定，由液体在分离器内停留时间确定，通常通常h3=D/2。h3可略低于可略低于D/2，但最小不得少但最小不得少于于0.6m。 除雾段除雾段L3由除雾器结构、布置由除雾

33、器结构、布置确确定。定。 泥砂储存段泥砂储存段h2视原油含砂量确定。视原油含砂量确定。 95立式重力式分离器的沉降工作面积等于其横立式重力式分离器的沉降工作面积等于其横截面积截面积 。立式分离器：立式分离器：FwQF096卧式分离器：卧式分离器：FwQAF0卧式重力式分离器的沉降工作面积等于其卧式重力式分离器的沉降工作面积等于其横截面积的横截面积的A倍。倍。 97 当直径相同时，卧式分离器的效率就比当直径相同时，卧式分离器的效率就比立式分离器的效率要高。换句话说，如立式分离器的效率要高。换句话说，如果分离器沉降工作面积相同时，则立式果分离器沉降工作面积相同时，则立式分离器的横截面积将大于卧式分

34、离器的分离器的横截面积将大于卧式分离器的横截面积；也就是立式分离器的直径大横截面积；也就是立式分离器的直径大于卧式分离器的直径。于卧式分离器的直径。 98 除雾器有多种型式，目前广泛采用除雾器有多种型式，目前广泛采用的是网垫（或丝网）除雾器。主要介绍的是网垫（或丝网）除雾器。主要介绍网垫除雾器的工艺计算。网垫除雾器的工艺计算。n 允许气体流速允许气体流速n 除雾器面积除雾器面积n 除雾器的厚度和压降除雾器的厚度和压降99图图4-2-14 三种常用的除雾器结构三种常用的除雾器结构(a) 网垫；网垫；(b)拱板；拱板；(c) 波纹板波纹板100 经验表明，工作良好的网垫除雾器可经验表明，工作良好的

35、网垫除雾器可从气流中除掉从气流中除掉99%的直径大于的直径大于10m的油滴，的油滴，允许的最大气体流速允许的最大气体流速umax(m/s)：gglKumax101 上式中上式中K 为系数，由实验求得，对于为系数，由实验求得，对于标准型丝网，可取标准型丝网，可取K=0.116。 考虑到液体负荷、液滴直径和物性的考虑到液体负荷、液滴直径和物性的变化，设计除雾器时，一般适宜的设计速变化，设计除雾器时，一般适宜的设计速度取最大允许气速的度取最大允许气速的75%80%。102 丝网除雾器的面积，根据操作条件下丝网除雾器的面积，根据操作条件下的气体处理量和其操作速度来确定。若丝的气体处理量和其操作速度来确

36、定。若丝网除雾器为园形，其直径按下式计算网除雾器为园形，其直径按下式计算gguQD4式中式中 ug设计气流速度，设计气流速度，m/s。103 除雾器厚度一般取除雾器厚度一般取100150mm，压降压降一般为一般为245.15490Pa。除雾器不能处理携除雾器不能处理携有大量液滴的气体，所以不能代替重力沉有大量液滴的气体，所以不能代替重力沉降来分离降来分离100m以上的液滴。以上的液滴。104 根据根据油气流量、油气流量、物性、压力、温度等基物性、压力、温度等基础资料，础资料，选择选择分离器的类型；分离器的类型； 按照按照油液流量、油液流量、停留时间，停留时间，初步初步确定分确定分离器尺寸；离器

37、尺寸； 按照按照气体处理量计算分离器的气体处理量计算分离器的直径、长直径、长度（或高度）等结构尺寸；度（或高度）等结构尺寸；105 比比较步骤较步骤上述上述的计算结果，选较大者作的计算结果，选较大者作为分离器尺寸。当油气处理量很大时，为分离器尺寸。当油气处理量很大时，可设可设有多台分离器并联工作。有多台分离器并联工作。 按气体实际处理量、气体组成、性质、按气体实际处理量、气体组成、性质、固体尘粒含量等因素确定除雾器的类型固体尘粒含量等因素确定除雾器的类型和尺寸。和尺寸。106 旋风式分离器旋风式分离器的原理的原理 利用离心力来分离气利用离心力来分离气 流中颗粒。流中颗粒。 107 由水力损失方

38、程：由水力损失方程： gvCPgD22vDQ24由产量公式：由产量公式： 10825. 02536. 0PCQDgDgP一般取为一般取为5555180180；正常情况下取为；正常情况下取为55557575109 一般取进口速度为一般取进口速度为15152525m/sm/s；出口速度出口速度为为10101515m/sm/s。 5 . 01785. 0uQD110 图图4-18111 （1）气体进口速度：由于离心分离力与）气体进口速度：由于离心分离力与气体旋转线速度成二次方关系，因而气气体旋转线速度成二次方关系，因而气体进口的线速度对分离器效果影响很大。体进口的线速度对分离器效果影响很大。入口线速

39、度一般宜在入口线速度一般宜在1525ms之间。之间。因线速过低，分离力不够，而线速过高因线速过低，分离力不够，而线速过高则会破坏旋风分离流动系统的正常压力则会破坏旋风分离流动系统的正常压力平衡，并形成局部涡流，产生二次夹带，平衡，并形成局部涡流，产生二次夹带，使分离效率降低。使分离效率降低。112 （2）气液密度差：由旋风分离器的分离）气液密度差：由旋风分离器的分离原理可知，气液密度差越大，分离效果原理可知，气液密度差越大，分离效果越好。由旋风分离器的气流状态可知，越好。由旋风分离器的气流状态可知，旋风分离器适用于气液（或气、固）分旋风分离器适用于气液（或气、固）分离，而对于油水两根相的分离则

40、不宜于离，而对于油水两根相的分离则不宜于采用。一般在正常负荷量范围内工作的采用。一般在正常负荷量范围内工作的旋风分离器，基本上可除去旋风分离器，基本上可除去40m以上的以上的液滴或机械微粒。液滴或机械微粒。113 （3）旋转半径：由向心力的公式可知，）旋转半径：由向心力的公式可知， 旋转半径越大，离心力越小。当处理气量旋转半径越大，离心力越小。当处理气量较大时，设计计算所得的分离器直径也较大，较大时，设计计算所得的分离器直径也较大，故旋转半径不宜超过故旋转半径不宜超过0.5m，否则需提高气流入否则需提高气流入口线速。当用于大气量时可采用多个旋风分离口线速。当用于大气量时可采用多个旋风分离器。当

41、用于小气量或负荷波动较大时，则可采器。当用于小气量或负荷波动较大时，则可采用可调节多管式旋风分离器。由于多管式旋风用可调节多管式旋风分离器。由于多管式旋风分离器的每根旋风子，其旋转半径均较小，可分离器的每根旋风子，其旋转半径均较小，可在气流线速较低的情况下获得较大的气液分离在气流线速较低的情况下获得较大的气液分离能力。能力。114 虽然旋风分离器体积小、效率高，但它虽然旋风分离器体积小、效率高，但它的的分离效果对流速很敏感分离效果对流速很敏感，因而一般要，因而一般要求旋风分离器的处理负荷相对稳定，不求旋风分离器的处理负荷相对稳定，不适应负荷波动较大的场合，这就限制了适应负荷波动较大的场合，这就

42、限制了旋风分离器在负荷波动较大的集输站场旋风分离器在负荷波动较大的集输站场与单井集气站中的应用与单井集气站中的应用。115 三相分离器的结构；三相分离器的结构； 油水界面控制；油水界面控制； 工艺计算。（下次应补充讲解）工艺计算。（下次应补充讲解）116图图4-20 卧式三相分离器结构（卧式三相分离器结构（1）117 如图如图4-20所示，是一个带有界面控制器所示，是一个带有界面控制器和堰板的典型卧式分离器。堰板保持油位，和堰板的典型卧式分离器。堰板保持油位，液位控制器保持水位。油掠过堰板，堰板液位控制器保持水位。油掠过堰板，堰板下流的油位由液位控制器来控制，排油阀下流的油位由液位控制器来控制

43、，排油阀又由液位控制器来操纵。又由液位控制器来操纵。 118如图如图4-21所示，是按所示，是按“槽和堰槽和堰”设计设计的卧式分离器，这种结构就不需要液体界的卧式分离器，这种结构就不需要液体界面控制器，在堰板处液位的控制，是用简面控制器，在堰板处液位的控制，是用简单的变位浮子来实现的。而油槽内的液位单的变位浮子来实现的。而油槽内的液位是由一个能操纵放油阀的液位控制器来控是由一个能操纵放油阀的液位控制器来控制的。水从油槽下面流过，然后再流过水制的。水从油槽下面流过，然后再流过水堰板，水液位是由一个能操纵放水阀的液堰板，水液位是由一个能操纵放水阀的液位控制器来操纵的。位控制器来操纵的。119图图4

44、-21 卧式三相分离器结构（卧式三相分离器结构（2）120 如图如图4-23所示，是一立式三相分离器所示，是一立式三相分离器结构示意图。一个降液管用来输送液体，结构示意图。一个降液管用来输送液体，不致干扰撇沫作用的产生。一个连通管用不致干扰撇沫作用的产生。一个连通管用来平衡下段和气体分离段的压力。分配器来平衡下段和气体分离段的压力。分配器或降液管出口位于油水界面处。或降液管出口位于油水界面处。 在处理含固体颗粒的油气水分离时，在处理含固体颗粒的油气水分离时，可设计成锥体底部，与水平线成可设计成锥体底部，与水平线成450或或600角度。角度。121图图4-23 立式三相分离器结构立式三相分离器结

45、构122 油水界面检则方法；油水界面检则方法； 液位控制。液位控制。123油水界面检测方法主要有电阻法、电油水界面检测方法主要有电阻法、电容法、微差压法、短波吸收法。由于插入容法、微差压法、短波吸收法。由于插入三相分离器中的电极容易结垢，造成测量三相分离器中的电极容易结垢，造成测量误差，现电阻法和电容法测量油水界面的误差，现电阻法和电容法测量油水界面的方法已很少使用。方法已很少使用。 124 是利用差压计，接受油水界面变化是利用差压计，接受油水界面变化所引起原油和水静水压差的变化来操纵所引起原油和水静水压差的变化来操纵出水阀的开度，实现油水界面的控制。出水阀的开度，实现油水界面的控制。125微

46、差压法的优点是克服电极接触油微差压法的优点是克服电极接触油水介质造成的腐蚀、结垢的影响，无论水介质造成的腐蚀、结垢的影响，无论油水界面是否明显，都能够正常工作。油水界面是否明显，都能够正常工作。缺点是油水相对密度差要求大于缺点是油水相对密度差要求大于0.1，否，否则微差压计不能正常工作。则微差压计不能正常工作。126 短波吸收法是将电能以电磁波的形式短波吸收法是将电能以电磁波的形式传到油水介质中，根据油、水吸收电能的传到油水介质中，根据油、水吸收电能的差异来测量两种介质的量，从而控制油水差异来测量两种介质的量，从而控制油水界面。界面。目前，在油田采用的油水界面变送器，目前，在油田采用的油水界面

47、变送器，能消除低频干扰，适用不同工况下介质的能消除低频干扰，适用不同工况下介质的使用。使用。127 短波吸收法法的优点是克服了电极短波吸收法法的优点是克服了电极易腐蚀、结垢、挂油等现象，界面控制易腐蚀、结垢、挂油等现象，界面控制稳定可靠。稳定可靠。 缺点是成本高，需要专门人员进行缺点是成本高，需要专门人员进行仪表的维护保养。仪表的维护保养。128 图图4-24表示在立式分离器内通常采用表示在立式分离器内通常采用的三种不同的液面控制方法。的三种不同的液面控制方法。 129图图4-24 三相分离器的液位控制三相分离器的液位控制130 两相分离器的设计原则和各种计算公两相分离器的设计原则和各种计算公式同样适用于三相分离器的油气分离部分。式同样适用于三相分离器的油气分离部分。 水中油滴和油中水滴在分离器内的运水中油滴和油中水滴在分离器内的运动一般在层流范围内，油水两相的分离沉动一般在层流范围内，油水两相的分离沉降分离可用斯托克斯方程计算降分离可用斯托克斯方程计算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油滴或水滴的直径，油滴或水滴的直径，m；连续相的粘度，连续相的粘度，Pas；w水的密度，水的密度，kg/m3。132 由于油的粘度远大于水的粘度，一般为