油氣集輸-氣第四章2012

1、第四章第四章 集輸主要設(shè)備集輸主要設(shè)備1、天然氣從地下開采出來主要有哪些雜質(zhì)？、天然氣從地下開采出來主要有哪些雜質(zhì)？答：液態(tài)水和泥沙。答：液態(tài)水和泥沙。2、這些雜質(zhì)有哪些危害？、這些雜質(zhì)有哪些危害？答：堵塞管道、降低輸量、腐蝕管道等。答：堵塞管道、降低輸量、腐蝕管道等。3、這些雜質(zhì)如何從天然氣中分離出來？、這些雜質(zhì)如何從天然氣中分離出來？答：答：分離器分離器4、集輸處理過程中常常需要冷熱流體的熱交換？、集輸處理過程中常常需要冷熱流體的熱交換？5、氣田開發(fā)后期及低壓氣田的集輸與處理過程中還需要增壓、氣田開發(fā)后期及低壓氣田的集輸與處理過程中還需要增壓設(shè)備設(shè)備基本要求基本要求 了解分離器的類型、特點

2、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算。掌握分離器主要尺寸確定方法和校核計算。第四章第四章 油氣分離設(shè)備油氣分離設(shè)備4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備一、油氣分離器的類型一、油氣分離器的類型 按其外形可分為：按其外形可分為： 臥式分離器臥式分離器、立式分離器立式分離器、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、三相分離器；兩相分離器、三相分離器； 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

3、分為： 重力式、離心式和混合式等。重力式、離心式和混合式等。二、分離器的基本功能二、分離器的基本功能 實現(xiàn)液相和氣相基本分離；實現(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，不允許有重新夾帶引出分離的氣相和液相，不允許有重新夾帶摻混的機(jī)會。摻混的機(jī)會。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備三、油氣分離器的工作原理和特點三、油氣分離器的工作原理和特點 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4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備初級分離段初級分離段（基本相分（基本相分離段）離段）氣液入口處，氣液入口處

4、，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滴被分離出來直接沉降到積液段。為了提高初到積液段。為了提高初級分離的效果，常增設(shè)級分離的效果，常增設(shè)入口擋板或采用切線入入口擋板或采用切線入口方式?？诜绞?。 1.立式重力分離器立式重力分離器-分離原理分離原理4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備氣油 氣 入 口出 氣 口壓 力 表液 位 控 制儀 表 氣 源液 體 出 口控 制 閥排 污積 液 段初 級 分 離 段入 口安 全 閥除 霧 段二 級 分 離 段12345沉降段沉降段經(jīng)初級分離經(jīng)初級分離后的后的氣流以較低的流氣流以較低的流速向上流動速向上流動

5、，攜帶的，攜帶的較小液滴則向下沉降較小液滴則向下沉降。分離效果取決于氣體分離效果取決于氣體和液體的特性、液滴和液體的特性、液滴尺寸及氣流的平均流尺寸及氣流的平均流速與擾動程度。速與擾動程度。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備1.立式重力分離器立式重力分離器-分離原理分離原理積液段積液段主要收集液體主要收集液體。為減少流動氣流對已沉降液體擾。為減少流動氣流對已沉降液體擾動，一般積液段應(yīng)有足夠的容積，以保證液體中的氣體能動，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。為防止氣體旋渦，應(yīng)保留一段液封。脫離液體。為防止氣體旋渦，應(yīng)保留一段液封。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備1.立式重力分離器立式重力分離器

6、-分離原理分離原理除霧段除霧段主要設(shè)置在緊靠氣主要設(shè)置在緊靠氣體出口前，用于捕集沉降段體出口前，用于捕集沉降段未能分離出來的較小液滴未能分離出來的較小液滴（10100m）。）。微小液滴微小液滴在此發(fā)生在此發(fā)生碰撞、凝聚碰撞、凝聚，最后，最后結(jié)合成較大液滴下降沉至積結(jié)合成較大液滴下降沉至積液段液段。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備1.立式重力分離器立式重力分離器-分離原理分離原理 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含液量較適合于含固體雜質(zhì)較多的混合物和處理含液量較大的氣體；大的氣體； 單位處理

7、量成本高于臥式。單位處理量成本高于臥式。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備1.立式重力分離器立式重力分離器-分離特點分離特點2、臥式分離器、臥式分離器-分離原理分離原理 以重力沉降分離為主，輔以碰撞、離心分離；以重力沉降分離為主，輔以碰撞、離心分離； 重力沉降部分中液滴下降方向與氣流運方向垂直；重力沉降部分中液滴下降方向與氣流運方向垂直； 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。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 初級分離段（基本相分離段）初級分離段（基本相分離段）可具有不同的入口形式，其目的也在可具有不同的入口形式，其目的也在于對氣液進(jìn)行初級分離，除了入口擋于對氣液進(jìn)行初級分離，除了入

8、口擋板外，有的在入口內(nèi)增設(shè)一個小內(nèi)旋板外，有的在入口內(nèi)增設(shè)一個小內(nèi)旋器，在入口對氣器，在入口對氣液進(jìn)行旋風(fēng)分離。液進(jìn)行旋風(fēng)分離。 沉降段沉降段是氣體與液滴實現(xiàn)重力分離的主體，氣流是氣體與液滴實現(xiàn)重力分離的主體，氣流水平流動與液滴下沉成水平流動與液滴下沉成90夾角，對液滴下降阻力小于夾角，對液滴下降阻力小于立式分離器。立式分離器。積液段積液段設(shè)計常需考慮液體在分離器的停留時間，一設(shè)計常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一半考慮。在水平筒體的底部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污物，排污比立式分離器困難。有泥沙等污物，排污比立式分離器困難。除霧段除霧

9、段可設(shè)置在筒體內(nèi)，也可設(shè)置在筒體上部緊接可設(shè)置在筒體內(nèi)，也可設(shè)置在筒體上部緊接氣體出口處。氣體出口處。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備臥式分離器和立式分離器相比較：臥式分離器和立式分離器相比較：l 具有處理能力較大、安裝方便和單位處理成具有處理能力較大、安裝方便和單位處理成本低；本低；l 特別是存在乳狀液或高氣油比時，臥式分離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)；器較為經(jīng)濟(jì)；l 但占地面積大、液體控制比較困難和不易排但占地面積大、液體控制比較困難和不易排污。污。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備2、臥式分離器、臥式分離器-臥式分離器的特點臥式分離器的特點3、其它分離器、其它分離器 球形分離器；球形分

10、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。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（1）球形分離器）球形分離器 典型的球形分離典型的球形分離器如圖器如圖4-3所示。從承所示。從承受壓力的觀點來看，受壓力的觀點來看，球形分離器可能是非球形分離器可能是非常有效的。但是由于常有效的。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，它在油氣田設(shè)施上通常在油氣田設(shè)施上通常不被采用不被采用。從從承受壓力的觀點來看，承受壓力的觀點來看，球形分離器可能是非常有效球形分離器可能是非常有效的。但由于具有受限制的波的。但由于具有受限制的波動容量和制造難

11、度大，它在動容量和制造難度大，它在油氣田設(shè)施上通常不被采用。油氣田設(shè)施上通常不被采用。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（2）臥式雙筒分離器）臥式雙筒分離器 u適用液體流量小適用液體流量小的工況；的工況；u有利于排污；有利于排污；u制造難度增大制造難度增大;u建設(shè)費用較高；建設(shè)費用較高；4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（3）旋風(fēng)分離器）旋風(fēng)分離器旋風(fēng)分離器的原理如圖，主要旋風(fēng)分離器的原理如圖，主要依靠油氣混合物作回轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生依靠油氣混合物作回轉(zhuǎn)運動時產(chǎn)生的離心力使油氣分離。的離心力使油氣分離。 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以上的液滴；以上的液滴； 但它對流速很敏感，要求處理但它對流

12、速很敏感，要求處理負(fù)荷相對穩(wěn)定，常作為重力式負(fù)荷相對穩(wěn)定，常作為重力式分離器的入口分流器。分離器的入口分流器。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氣體出口氣體出口； 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4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（4）過濾分離器）過濾分離器 過濾分離器原理如圖所示，主要用于從氣體中除油。過濾分離器原理如圖所示，主要用于從氣體中除油。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。一般在過濾分離器前均應(yīng)有一級分離器作初步分離。等。一般在過濾分離器前均應(yīng)有一級分離

13、器作初步分離。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備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%地地脫除小到脫除小到0.5 m的微粒；的微粒；可用于高氣量低液量、氣體凈化要求高的場合，如礦場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、儀表氣凈化或燃料氣上游的洗壓氣站的壓縮機(jī)入口處、儀表氣凈化或燃料氣上游的洗滌器。滌器。過濾分離器的特點過濾分離器的特點4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4 4、三相分離器、三相分離器進(jìn)口穩(wěn)流器人孔分離元件溢流板來料腔排渣口油 腔天然氣出口人孔污水腔溢流板油水界面控制器排渣口排渣

14、口排污口出油口三相分離器結(jié)構(gòu)圖三相分離器結(jié)構(gòu)圖5 5、分離器型號、分離器型號 SY/T 0515-1997 油氣分離器規(guī)范設(shè)計油氣分離器規(guī)范設(shè)計 分離器型式、功能的分類及代號分離器型式、功能的分類及代號n型號組成型號組成項目項目型式型式功能功能立式立式臥式臥式球型球型兩相分離兩相分離三相分離三相分離代號代號LWQES4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備舉例：舉例： 型號：型號：WS3.012.8-0.7/1 表示臥式，油、氣、水三相分離器，公稱直徑為表示臥式，油、氣、水三相分離器，公稱直徑為3m，筒，筒體長度為體長度為12.8m，設(shè)計壓力為，設(shè)計壓力為0.7MPa第一種結(jié)構(gòu)的設(shè)計第一種結(jié)構(gòu)的設(shè)計 型號型號

15、LE2.07.6-0.8/2 表示立式，氣、液兩相分離器，公稱直徑為表示立式，氣、液兩相分離器，公稱直徑為2m，分離器，分離器筒體高度為筒體高度為7.6m，設(shè)計壓力為，設(shè)計壓力為0.8MPa第二種結(jié)構(gòu)設(shè)計第二種結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備6、兩相分離器的內(nèi)部構(gòu)件、兩相分離器的內(nèi)部構(gòu)件 進(jìn)口轉(zhuǎn)向器；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。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（1 1）進(jìn)口轉(zhuǎn)向器）進(jìn)口轉(zhuǎn)向器 導(dǎo)流檔板，它可能是球形盤，平板，角鐵，錐形物等導(dǎo)流檔板，它可能是球形盤，平板，角鐵，錐形物等構(gòu)件，使液流方向和速度發(fā)生

16、快速變化。這種檔板主要是構(gòu)件，使液流方向和速度發(fā)生快速變化。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。使用半球形用結(jié)構(gòu)支撐加以固定，以承受沖擊動量載荷。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)生的擾動要或錐形的裝置，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問題。小些，從而減少再夾帶或乳化的問題。 旋風(fēng)式進(jìn)口，它應(yīng)用離心力來分離流體旋風(fēng)式進(jìn)口，它應(yīng)用離心力來分離流體?？梢允切??？梢允切L(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)生一個圍繞著內(nèi)筒回轉(zhuǎn)大約嘴就足以產(chǎn)生一個圍繞著內(nèi)筒回轉(zhuǎn)大約6m

17、/s的液流速度，的液流速度，內(nèi)筒的直徑不大于分離器直徑的內(nèi)筒的直徑不大于分離器直徑的2/3。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（2）除沫板）除沫板 當(dāng)氣泡從液體中逸放出來時，在氣液界面可能形成泡當(dāng)氣泡從液體中逸放出來時，在氣液界面可能形成泡沫，使沫，使泡沫流經(jīng)一系列傾斜的平行板片或管束泡沫流經(jīng)一系列傾斜的平行板片或管束（如圖（如圖4-7所所示），由于潤濕表面的吸附作用和狹縫的整流作用促使霧示），由于潤濕表面的吸附作用和狹縫的整流作用促使霧沫分離。沫分離。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（3）旋流破碎器）旋流破碎器 在當(dāng)液流控制閥打在當(dāng)液流控制閥打開時，為防止在該處產(chǎn)開時，為防止在該處產(chǎn)生渦流，生渦流，通常的對策

18、是通常的對策是設(shè)置一個簡單的旋流破設(shè)置一個簡單的旋流破碎器，碎器，產(chǎn)生的旋渦將天產(chǎn)生的旋渦將天然氣從氣體空間內(nèi)吸出，然氣從氣體空間內(nèi)吸出，然后重新?lián)交斓揭后w中然后重新?lián)交斓揭后w中流出。流出。旋流破碎器旋流破碎器4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備（4）除霧器）除霧器 為了除去為了除去100m 以下的液滴，在分離器的出口以下的液滴，在分離器的出口普遍都增設(shè)除霧器。除霧器能除去普遍都增設(shè)除霧器。除霧器能除去10010m 直徑直徑的液滴，其效率可達(dá)的液滴，其效率可達(dá)99。除霧器主要有三種類型。除霧器主要有三種類型。 4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備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；

19、拱板；(c) 波紋板波紋板 網(wǎng)網(wǎng)墊除霧器由直徑墊除霧器由直徑0.120.25mm的不銹鋼絲網(wǎng)組成，一的不銹鋼絲網(wǎng)組成，一般厚度在般厚度在75180mm左右；左右； 拱拱板除霧器由一系列同心板除霧器由一系列同心波紋圓筒組成，其作用在于增波紋圓筒組成，其作用在于增大液滴在圓筒表面的聚結(jié)面積大液滴在圓筒表面的聚結(jié)面積； 波紋板波紋板除霧器由一系列固除霧器由一系列固定的波紋板重疊構(gòu)成。由于氣定的波紋板重疊構(gòu)成。由于氣流方向在波紋板上的不斷變化，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)最終液滴與波紋板碰撞而聚結(jié)在波紋板上被分離出來。在波紋板上被分離出來。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4.1 分離

20、設(shè)備分離設(shè)備 氣田集輸站場氣液分離器用得最多的是重力分離器。重氣田集輸站場氣液分離器用得最多的是重力分離器。重力分離器分為立式和臥式兩種，其特點和選用條件分述如下：力分離器分為立式和臥式兩種，其特點和選用條件分述如下： （1）當(dāng)兩種分離器的直徑相同時，在相同的操作條件下）當(dāng)兩種分離器的直徑相同時，在相同的操作條件下，臥式分離器的處理能力為立式分離器的，臥式分離器的處理能力為立式分離器的4倍。倍。 （2）立式分離器的空間大，有足夠的垂直高度，但氣）立式分離器的空間大，有足夠的垂直高度，但氣體所攜液滴的流動方向與液滴所受重力的方向相反，不利于體所攜液滴的流動方向與液滴所受重力的方向相反，不利于液滴

21、沉降分離，液面穩(wěn)定性較臥式為差。立式分離器安裝占液滴沉降分離，液面穩(wěn)定性較臥式為差。立式分離器安裝占地面積較小，高位架設(shè)方便。主要用于氣流速度相對較大而地面積較小，高位架設(shè)方便。主要用于氣流速度相對較大而帶液量相對較少，并且允許儲液時間較短的場合。帶液量相對較少，并且允許儲液時間較短的場合。7、重力分離器分為立式和臥式的特點、重力分離器分為立式和臥式的特點 （3 3）臥式分離器對氣體所攜液滴的運動方向與液滴）臥式分離器對氣體所攜液滴的運動方向與液滴所受重力的方向成垂直，有利于沉降分離，其液面波動小、所受重力的方向成垂直，有利于沉降分離，其液面波動小、穩(wěn)定性好。處理單位氣量的成本低于立式分離器。

22、臥式分穩(wěn)定性好。處理單位氣量的成本低于立式分離器。臥式分離器安裝占地面積較大，臟物的清除不如立式分離器方便。離器安裝占地面積較大，臟物的清除不如立式分離器方便。主要用于氣量相對較小而帶液量相對較大，并且要求儲液主要用于氣量相對較小而帶液量相對較大，并且要求儲液時間較長的場合。時間較長的場合。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備7、重力分離器分為立式和臥式的特點、重力分離器分為立式和臥式的特點1 1、相關(guān)規(guī)范、相關(guān)規(guī)范 GB 50350-2005 油氣集輸設(shè)計規(guī)范油氣集輸設(shè)計規(guī)范 SY/T 0515-1997 油氣分離器規(guī)范油氣分離器規(guī)范 HG/T 20570.8-95 工藝系統(tǒng)工程設(shè)計技術(shù)規(guī)定氣工藝系統(tǒng)工

23、程設(shè)計技術(shù)規(guī)定氣-液分液分離器設(shè)計離器設(shè)計四、四、重力分離器設(shè)計計算重力分離器設(shè)計計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備2 2、分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計基本要求、分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計基本要求 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 積液段要有足夠的容積，以緩沖來油管線的液量波動和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油氣自然分離 有足夠的長度或高度，使直徑有足夠的長度或高度，使直徑100m以上的液滴靠重力以上的液滴靠重力沉降，以防止氣體過多地帶走液滴沉降，以防止氣體過多地帶走液滴 在分離器的主體部分應(yīng)有減少紊流的措施，保證液滴的在分離器的主

24、體部分應(yīng)有減少紊流的措施，保證液滴的沉降沉降 要有捕集油霧的除霧器，以捕捉二次分離后氣體中更小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的液滴 要有壓力和液面控制要有壓力和液面控制4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度液滴沉降速度液滴沉降速度W W的推導(dǎo)的推導(dǎo)4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 d液滴直徑，液滴直徑，ml液滴的密度，液滴的密度，kg/m3g氣體的密度，氣體的密度，kg/m3332643lldGgdggdAg36重力：重力：浮力：浮力：RGA假設(shè)：假設(shè)：（1）液滴為球形）液滴為球形（2）液滴與液滴、液滴與分離器）液滴與液滴、液滴與分離器壁等構(gòu)件間沒有作用力壁

25、等構(gòu)件間沒有作用力（3）氣體在沉降部分內(nèi)的流動是）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穩(wěn)定的，任一點的流速不隨時間而變化而變化4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度液滴沉降速度液滴沉降速度W W的推導(dǎo)的推導(dǎo)gwgdCRgD2422CD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。RGA1762年牛年牛頓繞流阻頓繞流阻力公式力公式4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度液滴沉降速度液滴沉降速度W W的推導(dǎo)的推導(dǎo)當(dāng)液滴作勻速運動時，應(yīng)滿足下列條件：當(dāng)液滴作勻速運動時，應(yīng)滿足下列條件：322

26、()642lgDgdgCwdggRAGgDglCgdw3)(4neDRaC4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備geWdR gWdgdWngggL/3423、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度液滴沉降速度液滴沉降速度W W的推導(dǎo)的推導(dǎo)斯托克斯（斯托克斯（Stokes）公式公式 如果圍繞顆粒（液滴）的流動是層流，也就是在低雷諾如果圍繞顆粒（液滴）的流動是層流，也就是在低雷諾數(shù)（數(shù)（Re2）情況下的流動，阻力系數(shù)情況下的流動，阻力系數(shù)CD=24/Re；將其代入到將其代入到顆粒沉降的一般表達(dá)式中，最后可得到：顆粒沉降的一般表達(dá)式中，最后可得到：182gdwgl4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度

27、液滴沉降速度液滴沉降速度W W的推導(dǎo)的推導(dǎo)阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系式阻力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系式ggwdRe34032450.ReReC.D4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度液滴沉降速度液滴沉降速度W W的推導(dǎo)的推導(dǎo)4()3lgDggdwC34032450.ReReC.DggwdRe用到的公式：用到的公式：4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度求解求解w的步驟的步驟4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度求解求解w的步驟的步驟5 . 0310155. 1DggLmCgdW5 . 031098. 1ggLmgdW當(dāng)當(dāng)CD=0.34，dm為為

28、m 1.給給CD取初值，如取初值，如CD =0.34 2.計算計算wn 3.計算計算Re 4.計算計算CD 5.計算計算wn+1，判斷，判斷|wn+1-wn |是否小于或等于設(shè)定精度，是則是否小于或等于設(shè)定精度，是則停止計算，否則返回到第停止計算，否則返回到第2步繼續(xù)迭代計算，直到計算出步繼續(xù)迭代計算，直到計算出來的來的w滿足要求時為止。即：滿足要求時為止。即：ggwdRe34032450.ReReC.D1nnww4()3lgnDggdwC4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備3、液滴的沉降速度、液滴的沉降速度求解求解w的步驟的步驟計算計算wnCD取初值，取初值，n=1計算計算Re計算計算CD計算計算wn+

29、1|wn-wn+1|開始開始n=n+1結(jié)束結(jié)束w=(wn+wn+1)/24.1 分離設(shè)備分離設(shè)備可取可取100m300 m的顆粒為計算依據(jù)的顆粒為計算依據(jù)液滴沉降界限：液滴沉降界限：在分離器工藝設(shè)計中，按某一直徑液滴進(jìn)行沉降在分離器工藝設(shè)計中，按某一直徑液滴進(jìn)行沉降分離設(shè)計，該液滴的分離設(shè)計，該液滴的直徑下限尺寸直徑下限尺寸稱為液滴沉降界限。稱為液滴沉降界限。通常取通常取100m.SY/ T 0515-1997油氣分離器規(guī)范油氣分離器規(guī)范 GB 50350-2005 油氣集輸設(shè)計規(guī)范中規(guī)定顆粒直油氣集輸設(shè)計規(guī)范中規(guī)定顆粒直徑取值為徑取值為60m100m4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4、液滴、液滴顆粒

30、大小的選取顆粒大小的選取取取6010-610010-6m 分離器主要原理是沉降分離原理，沉降分離要滿足一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)選取適宜的氣流速度。分離器處理能力定的停留時間，應(yīng)選取適宜的氣流速度。分離器處理能力決定于它的外形尺寸。決定于它的外形尺寸。 立式分離器工作時，氣流和液滴沉降方向相反，所以立式分離器工作時，氣流和液滴沉降方向相反，所以液滴能沉降的必要條件是液滴沉降速度液滴能沉降的必要條件是液滴沉降速度w大于氣流速度大于氣流速度V ，即即:Vw 通常通常重力沉降段液滴沉降速度重力沉降段液滴沉降速度w是指直徑為是指直徑為60100m 液滴的沉降速度。

31、液滴的沉降速度。 5、立式重力分離器直徑計算、立式重力分離器直徑計算-直徑計算直徑計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備表表4-1 流態(tài)的劃分流態(tài)的劃分流態(tài)流態(tài)ReCD層流層流Re2過渡流過渡流2Re500紊流紊流500Re21050.4412 4 R e50518.Re.層流區(qū)，斯托克斯（層流區(qū)，斯托克斯（Stokes)公式公式gglgdw18)(2過渡區(qū)過渡區(qū),阿倫阿倫(Allen)公式公式286. 0428. 0714. 0714. 0143. 1)(153. 0ggglgdw紊流區(qū)，紊流區(qū)，CD=0.44，牛頓公式牛頓公式5 .0)(74.1ggldgw4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 考慮到液滴沉降速

32、度計算的假設(shè)條件與實際情況有出入，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，故在取允許氣流速度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 V 時應(yīng)為時應(yīng)為:V=W 取取 =0.750.81 可保證可保證WVVDQ248640000pTZTpQQg4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備5.0785.0wQD5、立式重力分離器直徑計算、立式重力分離器直徑計算-直徑計算直徑計算1310350. 0PwKTzqDv立式中：式中： D立立分離器直徑，分離器直徑，m； qv氣體流量，氣體流量，Nm3/h； T操作溫度，操作溫度，K； Z氣體壓縮因子，無因次；氣體壓

33、縮因子，無因次； w液滴沉降速度，液滴沉降速度，m /s； K1立式分離器修正系數(shù)，通常取立式分離器修正系數(shù)，通常取K1= 0.8。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備DH）（535、立式重力分離器直徑計算、立式重力分離器直徑計算-直徑計算直徑計算根據(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，出口出口速度取為速度取為10m/s效果較好效果較好 。5、立式重力分離器直徑計算、立式重力分離器直徑計算-分離器進(jìn)口、出口管的計算分離器進(jìn)口、出口管的計算 5.0785.0vQD 已確定立式分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸后，分離器各部分其已確定立式分離器的主要結(jié)構(gòu)尺寸后，分離器各部分其它尺

34、寸，可參照下述方法確定，見下圖。它尺寸，可參照下述方法確定，見下圖。4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備立式分離器的結(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 ；3一原油出口；一原油出口；4排污口；排污口；5高液高液位；位；6一低液位一低液位除除霧段霧段 H1一般不小于一般不小于 400mm；沉降沉降段段H2一般取一般取H2=D 但不小但不小于于lm；入口入口分離段分離段 H3一般不小于一般不小于 600mm；積積液段液段h由油液在分離器內(nèi)需要由油液在分離器內(nèi)需要停留的時間確定；停留的時間確定；液液封段封段H4防止氣體竄入油管路，防止氣體竄入油管路，其高度一般不小于其高度

35、一般不小于400mm；泥泥砂儲存段砂儲存段H5視油中含砂量和視油中含砂量和分離器中是否需要設(shè)置加熱盤分離器中是否需要設(shè)置加熱盤管而定；管而定；分離器分離器的總高度的總高度H0 一般為一般為(3.55)D。5、立式重力分離器直徑計算、立式重力分離器直徑計算-分離器進(jìn)口、出口管的計算分離器進(jìn)口、出口管的計算 4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備6、臥式重力分離器直徑計算、臥式重力分離器直徑計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備VW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：液滴沉降至集液面液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所需的時間應(yīng)小于或等于液滴隨氣體

36、流過重力沉降部分所需的時間，間，即即VLWDDwLV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： 64 ADL令：令：oQVAWF式中式中 面積面積利用系數(shù)利用系數(shù); F0 橫截面積橫截面積。 V=AWV=AW6、臥式重力分離器直徑計算、臥式重力分離器直徑計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備5 .0785.0wAQDPWKKTzqKD42v3310350. 0臥式中式中 K2氣體空間占有的面積分率；氣體空間占有的面積分率； K3氣體空間占有的高度分率；氣體空間占有的高度分率； K4長徑比，長徑比，K4=L/D，K4按下列條件取值：按下列條件取值： 操作操作壓力壓力 K4

37、 P1.8MPa 3.0 1.8MPaP3.5MPa 4.0 P3.5MPa 5.06、臥式重力分離器直徑計算、臥式重力分離器直徑計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 入口入口段段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。沉降沉降段段L2按結(jié)構(gòu)要求定，按結(jié)構(gòu)要求定，但不小于但不小于2D。液體液體儲存段儲存段h3由液體在分離器內(nèi)停留時間確定，通常由液體在分離器內(nèi)停留時間確定，通常h3=D/2。h3可略低于可略低于D/2，但最小不得少于但最小不得少于0.6m。除除霧段霧段L3由除霧器結(jié)構(gòu)、布置確由除霧器結(jié)構(gòu)、布置確定定。泥泥砂儲存段砂儲存段h2視原油含砂量確定。

38、視原油含砂量確定。 123油氣進(jìn)口油氣進(jìn)口 油出口油出口天然氣天然氣出口出口4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備6、臥式重力分離器直徑計算、臥式重力分離器直徑計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備7、三相分離器計算、三相分離器計算8、立式和臥式分離器之比較、立式和臥式分離器之比較 立式重力式分離器的沉降工作面積等于其橫截面積立式重力式分離器的沉降工作面積等于其橫截面積 。立式分離器：立式分離器：FwQF0臥式分離器：臥式分離器：FwQAF0臥式臥式重力式分離器的沉降工作面積等于其橫截面積的重力式分離器的沉降工作面積等于其橫截面積的A倍。倍。 4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備當(dāng)兩種分離器的直徑相同時，在相同的操作條件下，臥式

39、分離器當(dāng)兩種分離器的直徑相同時，在相同的操作條件下，臥式分離器的處理能力大于立式分離器。處理單位氣量的成本低于立式分離的處理能力大于立式分離器。處理單位氣量的成本低于立式分離器；器；立式分離器的空間大，有足夠的垂直高度，但氣體所攜液滴的流立式分離器的空間大，有足夠的垂直高度，但氣體所攜液滴的流動方向與液滴所受重力的方向相反，不利于液滴沉降分離，液面動方向與液滴所受重力的方向相反，不利于液滴沉降分離，液面穩(wěn)定性較臥式為差。臥式分離器對氣體所攜液滴的運動方向與液穩(wěn)定性較臥式為差。臥式分離器對氣體所攜液滴的運動方向與液滴所受重力的方向成垂直，有利于沉降分離，其液面波動小、穩(wěn)滴所受重力的方向成垂直，有

40、利于沉降分離，其液面波動小、穩(wěn)定性好；定性好；立式分離器安裝占地面積較小。臥式分離器安裝占地面積較大，立式分離器安裝占地面積較小。臥式分離器安裝占地面積較大，臟物的清除不如立式分離器方便；臟物的清除不如立式分離器方便；立式主要用于氣速相對較大而帶液量相對較少，并且允許儲液時立式主要用于氣速相對較大而帶液量相對較少，并且允許儲液時間較短的場合。臥式主要用于氣量相對較小而帶液量相對較大，間較短的場合。臥式主要用于氣量相對較小而帶液量相對較大，并且要求儲液時間較長的場合。并且要求儲液時間較長的場合。 8、立式和臥式分離器之比較、立式和臥式分離器之比較 9、 除霧器的工藝計算除霧器的工藝計算 除霧器有

41、多種型式，目前廣泛采用的是網(wǎng)墊（或絲除霧器有多種型式，目前廣泛采用的是網(wǎng)墊（或絲網(wǎng)）除霧器。主要介紹網(wǎng)墊除霧器的工藝計算。網(wǎng)）除霧器。主要介紹網(wǎng)墊除霧器的工藝計算。u允許氣體流速允許氣體流速u除霧器面積除霧器面積u除霧器的厚度和壓降除霧器的厚度和壓降(a) 網(wǎng)墊；網(wǎng)墊； (b)拱板；拱板； (c) 波紋板波紋板abc4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 經(jīng)驗表明，工作良好的網(wǎng)墊除霧器可從氣流中除掉經(jīng)驗表明，工作良好的網(wǎng)墊除霧器可從氣流中除掉99%的直徑大于的直徑大于10m的油滴，允許的最大氣體流速的油滴，允許的最大氣體流速umax(m/s)：gglKumax 式中式中K 為系數(shù)，由實驗求得，對于標(biāo)準(zhǔn)型絲網(wǎng)

42、，可為系數(shù)，由實驗求得，對于標(biāo)準(zhǔn)型絲網(wǎng)，可取取K=0.116。 考慮到液體負(fù)荷、液滴直徑和物性的變化，設(shè)計除考慮到液體負(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)計速度取最大允許氣速的霧器時，一般適宜的設(shè)計速度取最大允許氣速的75%80%。9、 除霧器的工藝計算除霧器的工藝計算-允許氣體流速允許氣體流速4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 絲網(wǎng)除霧器的面積，根據(jù)操作條件下的氣體處絲網(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。若絲網(wǎng)除霧器為園形，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)計氣流速度，m/s

43、。9、 除霧器的工藝計算除霧器的工藝計算-除霧器面積除霧器面積4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 除霧器厚度一般取除霧器厚度一般取100150mm，壓降一般為壓降一般為245.15490Pa。除霧器不能處理攜有大量液滴的氣體，除霧器不能處理攜有大量液滴的氣體，不能代替重力沉降來分離不能代替重力沉降來分離100m以上的液滴。以上的液滴。9、 除霧器的工藝計算除霧器的工藝計算-除霧器厚度和壓降除霧器厚度和壓降4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備10、 旋風(fēng)式分離器旋風(fēng)式分離器-工作原理工作原理利用利用離心力離心力來分離氣流中顆粒。來分離氣流中顆粒。 4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備10、 旋風(fēng)式分離器旋風(fēng)式分離器-工作原理工作

44、原理由水力損失方程：由水力損失方程： gvCPgD22vDQ24和產(chǎn)量和產(chǎn)量公式：公式： 25.02536.0PCQDgD可得：可得： gP一般取為一般取為55180；正常情況下取為；正常情況下取為5575;CD 由實驗確定，一般取由實驗確定，一般取18010、 旋風(fēng)式分離器旋風(fēng)式分離器-直徑計算直徑計算4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 一般取進(jìn)口速度為一般取進(jìn)口速度為1525m/s； 出口速度為出口速度為1015m/s。 5 . 01785. 0uQD10、 旋風(fēng)式分離器旋風(fēng)式分離器-進(jìn)、出口管徑計算進(jìn)、出口管徑計算 4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備11、影響旋風(fēng)分離器效率的因素、影響旋風(fēng)分離器效率的因素-

45、氣體進(jìn)口速度氣體進(jìn)口速度 由于由于離心分離力與氣體旋轉(zhuǎn)線速度成二次方關(guān)系，因離心分離力與氣體旋轉(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。入口線速度而氣體進(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一般宜在1525ms之間。因線速過低，分離力不夠，而之間。因線速過低，分離力不夠，而線速過高則會破壞旋風(fēng)分離流動系統(tǒng)的正常壓力平衡，并線速過高則會破壞旋風(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，使分離效率降低形成局部渦流，產(chǎn)生二次夾帶，使分離效率降低4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備11、影響旋風(fēng)分離器效率的因素、影響旋風(fēng)分離器效率的因素-氣液密度差氣液密度差4.1 分離設(shè)備分離設(shè)備 由旋風(fēng)分離器的分離原理可知，氣液密度差越大，由旋風(fēng)分離器的分離原理可知，氣液密度差越大，分離效果越好。由旋風(fēng)分離器的氣流狀態(tài)可知，旋風(fēng)分離效果越好。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）分離，而對于油水兩分離器適用于氣液（或氣、固）分離，而對于