分離器結(jié)構(gòu)及工作原理課件

分離器重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院制作分離器重慶科技學(xué)院石油工程學(xué)院制作1CONTENTS工藝計(jì)算概述1分離器的工作過(guò)程2543分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分離器操作運(yùn)行及故障處理CONTENTS工藝計(jì)算概述1分離器的1.1油氣中雜質(zhì)在油氣生產(chǎn)中的危害性腐蝕：由于液態(tài)水的存在將加速管道及設(shè)備的腐蝕堵塞：隨著積砂的增加堵塞管道、設(shè)備污染化學(xué)溶液液泛影響1.1油氣中雜質(zhì)在油氣生產(chǎn)中的危害性腐蝕：堵塞：污染化學(xué)溶1.2

分離器分類分離器重力式

利用液體和氣、固密度的不同而受到的重力的不同來(lái)實(shí)現(xiàn)分離旋風(fēng)式利用液體和氣、固做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的離心力不同來(lái)實(shí)現(xiàn)分離過(guò)濾式利用氣流通道上的過(guò)濾元件或介質(zhì)實(shí)現(xiàn)分離1.2.1按作用原理分1.2分離器分類分離器重力式旋風(fēng)式過(guò)濾式1.2.1按作用計(jì)量分離器

主要作用是完成油氣水的初步分離并計(jì)量，一般屬低壓分離器。分離器生產(chǎn)分離器

主要作用是完成多口生產(chǎn)井集中進(jìn)行初步分離后密閉輸送，屬中高壓分離器。1.2.2按分離器功能進(jìn)行分類計(jì)量分離器分離器生產(chǎn)分離器1.2.2按分離器功能進(jìn)行分類真空分離器<0.1MPa低壓分離器<1.5MPa中壓分離器1.5~6MPa高壓分離器>6MPa1.2.3按分離器工作壓力不同進(jìn)行分類真空分離器<0.1MPa低壓分離器<1.5MPa中壓分離器11.3重力式分離器的分類重力式分離器根據(jù)分離器功能分兩相分離器三相分離器臥式立式按流體流動(dòng)方向和安裝形式分重力式分離器1.3重力式分離器的分類重力式分離器根據(jù)分離器功能分兩相分1.4分離器的四個(gè)操作功能從分離器內(nèi)分別引走分離出來(lái)的氣相和液相，不允許它們有彼此重新夾帶摻混的機(jī)會(huì)1234脫除氣相中所夾帶的液沫脫除液相中所包含的氣泡完成氣和液的基本“相”的分離1.4分離器的四個(gè)操作功能從分離器內(nèi)分別引走分離出來(lái)的氣相除霧段積液段重力沉降段基本相分離段1.5分離器分為四個(gè)部分：控制或消減能量分離和沉降液體收集和引出段液滴聚集段除霧段積液段重力沉降段基本相分離段1.5分離器分為四個(gè)部分第二節(jié)分離器的工作過(guò)程1.兩相分離器2.三相臥式分離器6.旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及工作原理7.分離器的外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件4.分離器的選擇5.不同流動(dòng)方式的分離器優(yōu)缺點(diǎn)比較8.其它形式的分離器3.臥式分離器與立式分離器的比較和選擇第二節(jié)分離器的工作過(guò)程1.兩相分離器2.三相臥式分離器第二節(jié)分離設(shè)備的工作過(guò)程2.1兩相分離器臥式分離器立式分離器第二節(jié)分離設(shè)備的工作過(guò)程2.1兩相分離器臥式分離器立式2.1兩相分離器2.1.1.臥式兩相分離器基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器進(jìn)行基本相分離，氣體進(jìn)入氣體通道進(jìn)行重力沉降分離出液滴，液體進(jìn)入液體空間分離出氣泡和固體雜質(zhì)，氣體在離開(kāi)分離器之前經(jīng)捕霧器除去小液滴后從出氣口流出，液體從出液口流出。2.1兩相分離器2.1.1.臥式兩相分離器基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)2.1.2.立式兩相分離器基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程2.1兩相分離器氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器進(jìn)行基本相分離，氣體進(jìn)入氣體通道向上流動(dòng)通過(guò)重力沉降分離出液滴，液體進(jìn)入液體空間向下流動(dòng)，同時(shí)分離出氣泡。氣體在離開(kāi)分離器之前經(jīng)捕霧器除去小液滴后從出氣口流出，液體從出液口流出。2.1.2.立式兩相分離器基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程2.1兩相分離2.2.1一般三相臥式分離器基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程2.2三相分離器氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器進(jìn)行基本相分離，氣體進(jìn)入氣體通道通過(guò)整流和重力沉降，分離出液滴；液體進(jìn)入液體空間分離出氣泡，同時(shí)在重力條件下，油向上流動(dòng)，水向下流動(dòng)得以油水分離，氣體在離開(kāi)分離器之前經(jīng)捕霧器除去小液滴后從出氣口流出，油從頂部經(jīng)過(guò)溢流隔板進(jìn)入油槽并從出油口流出，水從排水口流出。2.2.1一般三相臥式分離器基本結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程2.2三相2.2.2臥式三相分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2三相分離器氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器進(jìn)行基本相分離，氣體進(jìn)入氣體通道并經(jīng)過(guò)整流器和重力沉降，分離出液滴；液體進(jìn)入液體空間分離出氣泡后油向上流動(dòng)、水向下流動(dòng)得以分離，氣體在離開(kāi)分離器之前經(jīng)捕霧器除去小液滴后從出氣口流出，油從頂部經(jīng)過(guò)溢流隔板進(jìn)入油槽并從出油口流出，水經(jīng)溢流檔板進(jìn)入水槽并從排水口流出。2.2.2臥式三相分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2三相分離器2.3臥式分離器與立式分離器的比較和選擇比較內(nèi)容臥式分離器立式分離器分離效果較好較差排污能力較差較好占地面積較大較小操作方便較難操作搬運(yùn)方便較難操作液面波動(dòng)不易控制易于控制2.3臥式分離器與立式分離器的比較和選擇比較內(nèi)容臥式分離器2.4各種分離設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)比較比較內(nèi)容

臥式

立式

球形

分離效率最好中等最差分離后流體的穩(wěn)定性最好中等最差變化條件的適應(yīng)性最好中等最差操作的靈活性中等最好最差處理能力（直徑相同）最好中等最差單位處理能力的費(fèi)用最好中等最差處理外來(lái)物能力最差最好中等處理起泡原油的能力最好中等最差活動(dòng)使用的適應(yīng)性最好最差中等安裝所需要的空間最好中等最差縱向上最好最差中等橫向下最差最好中等安裝的容易程度中等最差最好檢查維護(hù)的容易程度最好最差中等2.4各種分離設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)比較比較內(nèi)容臥式立式球形分2.5立式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及工作原理2.5.1立式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)2.5立式旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及工作原理2.5.1立式旋風(fēng)分離2.5旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及工作原理2.5.2工作原理

氣體經(jīng)切向方向進(jìn)入分離器后作圓周運(yùn)動(dòng)，液滴由于較重受到較大離心力而被拋在容器器壁上，最終從氣體中分離出來(lái)；氣體旋轉(zhuǎn)速度逐漸減小最終向上運(yùn)動(dòng)從頂部流出，液體從底部流出。2.5旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)及工作原理2.5.2工作2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件2.6.1外殼內(nèi)部承壓的容器，為圓形筒體，其內(nèi)徑、長(zhǎng)度尺寸根據(jù)氣體處理量以及操作參數(shù)設(shè)計(jì)確定，兩端是橢球形或球形的封頭。2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件2.6.1外殼內(nèi)部承壓的容2.6.2內(nèi)部構(gòu)件2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)口轉(zhuǎn)向器 導(dǎo)流檔板：快速變化液流方向和速度； 旋風(fēng)式進(jìn)口：應(yīng)用離心力分離時(shí)采用。波浪破碎器：垂直檔板除沫板：傾斜的平行板片或管束。旋流破碎器：破除旋渦防止二次夾帶霧沫脫除器

絲網(wǎng)墊：適用但易堵塞（氣流速度要適宜）。 葉板除霧器：改變?yōu)閷恿鳌?離心式除霧器：效果好但壓降大且對(duì)流量敏感。2.6.2內(nèi)部構(gòu)件2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)口轉(zhuǎn)向2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件導(dǎo)流擋板和旋風(fēng)式進(jìn)口原理圖2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件導(dǎo)流擋板和旋風(fēng)式進(jìn)口原理圖2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件濾網(wǎng)及除霧器原理圖2.6分離器外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件濾網(wǎng)及除霧器原理圖葉板除霧器原理2.6分離器的外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件氣體經(jīng)過(guò)葉板除霧器時(shí)被強(qiáng)制分成多條支流，使流動(dòng)變得穩(wěn)定，液滴易于沉降。葉板除霧器原理2.6分離器的外殼及主要內(nèi)部構(gòu)件典型的過(guò)濾式分離器結(jié)構(gòu)圖氣體經(jīng)上部進(jìn)入，經(jīng)過(guò)濾管進(jìn)入二級(jí)分離，而較大液滴及粉塵則留在分離器一級(jí)分離段內(nèi)進(jìn)入儲(chǔ)液槽，氣體在二級(jí)分離段經(jīng)捕霧后從右側(cè)流出。典型的過(guò)濾式分離器結(jié)構(gòu)圖氣體經(jīng)上部進(jìn)入，經(jīng)過(guò)濾CTT型臥式分離器含有少量氣，水的油經(jīng)接收室進(jìn)入分離器，經(jīng)重力沉降后，由疏流室穩(wěn)流后進(jìn)入分離室。在分離室內(nèi)，油液均勻較薄層的流動(dòng)使氣泡得以分離，分離出的氣泡從頂部流出，油流進(jìn)入集液室經(jīng)原油出口流出，水經(jīng)排污口流出。CTT型臥式分離器含有少量氣，水的油經(jīng)接收室進(jìn)立式油氣分離器氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器進(jìn)行基本相分離，氣體在折流板內(nèi)經(jīng)不空隙逸出到氣相空間得到分離，氣體在離開(kāi)分離器之前經(jīng)整流、捕霧后從出氣口流出，液體進(jìn)入液體空間分離出氣泡及油向上流動(dòng)，水向下流動(dòng)得以分離，油從出油口流出，水經(jīng)排水口流出。立式油氣分離器氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器第三節(jié)分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)3.1分離質(zhì)量K定義：分離器出口處每標(biāo)準(zhǔn)立方米氣體所帶液量的多少。計(jì)算公式：第三節(jié)分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)3.1分離質(zhì)量K第三節(jié)分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)3.2分離程度S

定義：分離器在分離的溫度、壓力下，從其出液口中排出的液體所攜帶的游離氣體積和液體體積之比值。計(jì)算公式：第三節(jié)分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)3.2分離程度S第三節(jié)分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)3.3我國(guó)規(guī)定的分離器工作標(biāo)準(zhǔn)：

第三節(jié)分離器的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)3.3我國(guó)規(guī)定的分離器工作標(biāo)準(zhǔn)：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.1顆粒的沉降假設(shè)顆粒在分離器中的運(yùn)動(dòng)速度為常數(shù)：重力等于阻力顆粒為球形，大小不變計(jì)算公式

G=A+R4.1兩相分離理論第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.1顆粒的沉降4.1兩第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算重力：阻力：浮力：通過(guò)以上公式可計(jì)算出顆粒的沉降速度w的值。式中：

d—顆粒的直徑，m；

ρg

、ρL—分別為操作條件下氣體和顆粒的密度，kg/m3

g—

重力加速度，m/s2

w—

顆粒或液滴在氣體中的沉降速度，m/s

CD—?dú)饬鲾y帶系數(shù)，無(wú)因次。第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算重力：式中：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.2氣流攜帶系數(shù)CD的確定

氣流攜帶系數(shù)與流態(tài)有關(guān)，不同的流態(tài)區(qū)域內(nèi)氣流攜帶系數(shù)數(shù)值也不一樣。各區(qū)域的范圍和相應(yīng)的關(guān)系可查表得到。Re2:CD=24/Re2Re500:CD

=18.5Re-0.6500Re2105:CD=0.34Re2105:CD=0.1第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.2氣流攜帶系數(shù)CD的確第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.3顆粒的沉降速度w值的計(jì)算

根據(jù)以上公式可推導(dǎo)出沉降速度w的計(jì)算公式：其中：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.3顆粒的沉降速度w值的第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.4討論：

（1）介質(zhì)不流動(dòng)時(shí)，僅重力作用：沉降速度的影響因素：d、

L、g、操作條件下天然氣的粘度

（2）氣流向上流動(dòng)（考慮相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度w）：w<v：顆粒被氣流帶走（速度）w＝v：顆粒成懸浮狀態(tài)（速度）w>v：顆粒向下沉降（速度）（3）顆粒大小影響：氣體分離段：氣體負(fù)荷設(shè)計(jì)方程是基于脫除100

m的顆粒霧沫脫除器脫除直徑在10~100

m的顆粒第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.1.4討論：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算（4）顆粒大小影響：氣體分離段：氣體負(fù)荷設(shè)計(jì)方程是基于脫除100

m的顆粒。霧沫脫除器脫除直徑在10~100

m的顆粒。（5）停留時(shí)間:定義：假定停止流動(dòng)的情況下，一個(gè)液體分子保留在容器內(nèi)的平均時(shí)間。停留時(shí)間為30秒到3分鐘。第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算（4）顆粒大小影響：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.2兩相分離器尺寸設(shè)計(jì)方法一般方程式：1.當(dāng)顆粒直徑不大于（20~80）10-6m，且雷諾數(shù)Re2時(shí)，n=1，a=24，則以上方程變?yōu)橄铝惺剑旱谒墓?jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.2兩相分離器尺寸設(shè)計(jì)方法第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算2.當(dāng)顆粒直徑小于（300~800）10-6m，且雷諾數(shù)2<Re500時(shí)，n=0.6，a=18.51，則以上方程變?yōu)橄铝惺剑?.當(dāng)顆粒直徑大于（300~800）10-6m，且雷諾數(shù)500<Re<1500時(shí)，CD=0.44，則以上方程變?yōu)橄铝惺剑?/p>

將以上公式制為圖表便可得下圖，通過(guò)此圖，可查得在不同壓力下，水滴的沉降速度w與其直徑d的關(guān)系。第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算2.當(dāng)顆粒直徑小于（300~80第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.3立式重力式分離器的尺寸設(shè)計(jì)

1.分離器直徑及高度的計(jì)算第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.3立式重力式分離器的尺寸設(shè)第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算

2.分離器進(jìn)出口直徑的計(jì)算取進(jìn)口速度v1為15m/s取出口速度為v2為10m/s第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.4臥式重力式分離器尺寸設(shè)計(jì)第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.4臥式重力式分離器尺寸設(shè)計(jì)第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算計(jì)算公式：由上圖得到：而：代入上式有：令：得：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算計(jì)算公式：由上圖得到：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算以上公式中：

Q—操作條件下流體體積流量，m3/s；

L—臥式分離器長(zhǎng)度，m；

D—臥式分離器直徑，m；

η

—截面積利用系數(shù)，0.8～0.95；

w

—

顆粒或液滴在氣體中的沉降速度，m/s。

第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算以上公式中：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.5立式與臥式分離器的比較設(shè)顆粒沉降的有效面積（顆粒沉降的工作面積）:則：立式分離器臥式分離器結(jié)論：

當(dāng)直徑相同時(shí)，臥式分離器的效率就比立式分離器的效率高。第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.5立式與臥式分離器的比較第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.7旋風(fēng)式分離器定義：利用離心力來(lái)分離氣流中顆粒的分離器原理：利用離心力過(guò)程：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.7旋風(fēng)式分離器第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算顆粒分離規(guī)律：假定：顆粒作勻速運(yùn)動(dòng)，即：離心力阻力聯(lián)立求解：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算顆粒分離規(guī)律：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算討論：1.當(dāng)顆粒直徑不大于（20~80）10-6m，且雷諾數(shù)Re2時(shí)，n=1，a=24，則方程變?yōu)椋?.當(dāng)顆粒直徑小于（300~800）10-6m，且雷諾數(shù)2<Re500時(shí)，n=0.6，a=18.51，則方程變?yōu)椋旱谒墓?jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算討論：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算3.

當(dāng)顆粒直徑大于（300~800）10-6m，且雷諾數(shù)500<Re<1500時(shí)，CD=0.44，則方程變?yōu)椋旱谒墓?jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算3.當(dāng)顆粒直徑大于（300~80第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算旋風(fēng)式分離器與重力式分離器的比較離心力作用下的分離速度比重力作用下的分離速度大倍，其中m=1,0.71,0.5。分離速度的影響因素：d、

L、g、介質(zhì)

及分離器的結(jié)構(gòu)和尺寸。第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算旋風(fēng)式分離器與重力式分離器的比較分第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算影響旋風(fēng)分離效率的因素氣體進(jìn)口速度：15～25m/s氣液密度差：不適于油水兩液分離旋轉(zhuǎn)半徑：不宜超過(guò)0.5m（旋風(fēng)子）第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算影響旋風(fēng)分離效率的因素第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.8旋風(fēng)分離器直徑及進(jìn)出口管計(jì)算1.計(jì)算公式：

Qn—為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量而：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.8旋風(fēng)分離器直徑及進(jìn)出口管第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算2.計(jì)算過(guò)程：令K＝1（1.266)，計(jì)算D取出口管線直徑0.67D，進(jìn)口管線0.47D驗(yàn)算進(jìn)口流速是否在15~25m/s，出口流速是否在5~15m/s，筒體流速在2.45~4.43m/s，否則另取K值直到合乎要求。第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算2.計(jì)算過(guò)程：第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.9絲網(wǎng)除霧器的工藝計(jì)算效果：除霧效率可達(dá)99%構(gòu)成：圓形或扁形的耐腐蝕的金屬絲編織而成機(jī)理：接頭聚集，重力沉降壓力降：如無(wú)固體顆粒，則可忽視第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算4.9絲網(wǎng)除霧器的工藝計(jì)算第四節(jié)分離設(shè)備的工藝計(jì)算流速：流速大則不易落下，小則不易碰撞一般取：式中