第四章--气液分离ppt课件.ppt

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1、第四章第四章 气液分离气液分离第一节第一节 油气两相分离器油气两相分离器第二节第二节 油气水三相分离器油气水三相分离器第三节第三节 分离器结构、控制和安全分离器结构、控制和安全第四节第四节 多级分离多级分离两个重要概念两个重要概念平衡分离平衡分离：根据相平衡原理，组成一定的石油在某一压：根据相平衡原理，组成一定的石油在某一压力和温度下，就有确定的气液相组成和数量，压力温度改力和温度下，就有确定的气液相组成和数量，压力温度改变时，气液相组成和数量也随之而变，这就称为，为自变时，气液相组成和数量也随之而变，这就称为，为自发过程。发过程。机械分离机械分离：为满足油气井产品计量、矿场加工、储存和：为满

2、足油气井产品计量、矿场加工、储存和管道输送的需要，将已形成的气液两相分开，用不同的管管道输送的需要，将已形成的气液两相分开，用不同的管线输送，称之为。线输送，称之为。第一节第一节 油气两相分离器油气两相分离器在油气集输的过程中，油气混合物的分离总是在油气集输的过程中，油气混合物的分离总是在一定的设备中进行的。这种根据相平衡原理，利在一定的设备中进行的。这种根据相平衡原理，利用油气分离机理，借助机械方法，把油井混合物分用油气分离机理，借助机械方法，把油井混合物分离为离为气相气相和和液相液相的设备称为气液分离器，或称油气的设备称为气液分离器，或称油气分离器。分离器。 （一）分离器的类型（一）分离器

3、的类型按外型分：按外型分：立式，卧式立式，卧式 按功能分：按功能分：油气两相分离器、油气水三相分离器、计油气两相分离器、油气水三相分离器、计量分离器、生产分离器。量分离器、生产分离器。按工作压力分：按工作压力分：真空（真空（0.1MPa0.1MPa）、低压（）、低压（1.5MPa6MPa6MPa）分离器）分离器按工作温度分：按工作温度分：常温、低温分离器常温、低温分离器 按实现分离主要利用的能量分：按实现分离主要利用的能量分：重力式、离心式和混重力式、离心式和混合式合式生产分离器与计量分离器生产分离器与计量分离器1.1.卧式油气分离器卧式油气分离器2.2.立式分离器立式分离器立式分离器与卧式相

4、同，但分离器内气体携带油滴的沉降方立式分离器与卧式相同，但分离器内气体携带油滴的沉降方向与气流方向相反，液体内夹带气泡的上浮方向和液体的流向与气流方向相反，液体内夹带气泡的上浮方向和液体的流动方向相反。动方向相反。3.3.分离器的基本组成分离器的基本组成入口分流器：入口分流器：使混合物以很高的入口速度与入口装置碰撞使混合物以很高的入口速度与入口装置碰撞，动量减小，气液得到初步分离，并使气液在各自的流通面，动量减小，气液得到初步分离，并使气液在各自的流通面积上有均匀的流速。积上有均匀的流速。重力沉降区：重力沉降区：重力沉降部分的作用是在气体流速大大降低重力沉降部分的作用是在气体流速大大降低后，利

5、用重力使气体中夹带的油滴最大限度地从气体中分离后，利用重力使气体中夹带的油滴最大限度地从气体中分离出来，进入集液区。出来，进入集液区。 集液区：集液区：为液体提供必要的停留时间使液体进一步脱气为液体提供必要的停留时间使液体进一步脱气，收集从重力沉降区和捕集器分出的液体，平衡进液量，收集从重力沉降区和捕集器分出的液体，平衡进液量和排液量的不均衡，有一定的缓冲作用。和排液量的不均衡，有一定的缓冲作用。捕雾器：捕雾器：利用折板、丝网垫或能产生离心力的部件，除利用折板、丝网垫或能产生离心力的部件，除去气体中仍然携带的直径在去气体中仍然携带的直径在10100 mm之间的液滴。分之间的液滴。分离器中常用的

6、捕雾器有折板式和丝网式等。离器中常用的捕雾器有折板式和丝网式等。压力、液位控制：压力、液位控制：安全防护部件：安全防护部件：分离器是压力容器，按规定应在容器上分离器是压力容器，按规定应在容器上安装防止超压的安全阀，有时还装有易爆片与安全阀一安装防止超压的安全阀，有时还装有易爆片与安全阀一起保护分离器的安全运行。起保护分离器的安全运行。4.4.卧式与立式分离器的比较：卧式与立式分离器的比较：在立式分离器重力沉降和集液区内，分散相运动的方在立式分离器重力沉降和集液区内，分散相运动的方向与连续相运动的方向相反，而在卧式分离器中两者是向与连续相运动的方向相反，而在卧式分离器中两者是垂直的。显然，卧式分

7、离器的气液机械分离性能优于立垂直的。显然，卧式分离器的气液机械分离性能优于立式。式。在卧式分离器中，气液界面面积较大，有利于分离器在卧式分离器中，气液界面面积较大，有利于分离器内气体达到相平衡。内气体达到相平衡。无论是平衡分离还是机械分离，卧式分离器均优于立无论是平衡分离还是机械分离，卧式分离器均优于立式，即：在相同气液处理量下，卧式分离器尺寸较小、式，即：在相同气液处理量下，卧式分离器尺寸较小、制造成本较低。同时，卧式分离器有较大的集液区体积制造成本较低。同时，卧式分离器有较大的集液区体积，适合处理发泡原油和伴生气的分离以及油气水三相分，适合处理发泡原油和伴生气的分离以及油气水三相分离。离。

8、卧式分离器还有易于安装、检查、保养，易于制成撬卧式分离器还有易于安装、检查、保养，易于制成撬装装置等优点。装装置等优点。立式分离器适合于处理固体杂质较多的油气混合物，立式分离器适合于处理固体杂质较多的油气混合物，可以在底部设置排污口定期排污。而卧式分离器设置的可以在底部设置排污口定期排污。而卧式分离器设置的排污口多，并且效果也不好。排污口多，并且效果也不好。立式分离器，占地面积小，这对海洋采油、采气至关立式分离器，占地面积小，这对海洋采油、采气至关重要。重要。视油气混合物的组成不同，采用不同的分离器。在有视油气混合物的组成不同，采用不同的分离器。在有乳状液、泡沫或高气油比的时候，卧式分离器较经

9、济。乳状液、泡沫或高气油比的时候，卧式分离器较经济。在气油比很高和气体流量较小时，场地受限时，立式分在气油比很高和气体流量较小时，场地受限时，立式分离器比较合适。离器比较合适。5.5.涤气器：涤气器：是一种处理高气液比的分离器，用于分离气流内夹带是一种处理高气液比的分离器，用于分离气流内夹带的油滴。也有卧式和立式之分，但立式的使用较广。的油滴。也有卧式和立式之分，但立式的使用较广。 涤气器使用的场合：涤气器使用的场合：在生产分离器气体出口管线下游，回收气流中因温在生产分离器气体出口管线下游，回收气流中因温度、压力变化而产生的凝液；度、压力变化而产生的凝液；在压缩机上游捕集气流内液滴，提高压缩机

10、效率和在压缩机上游捕集气流内液滴，提高压缩机效率和寿命；寿命；气体冷却器下游从气流中分离产生的凝液；气体冷却器下游从气流中分离产生的凝液；天然气脱水、脱酸气的设备上游，分离气流中的游天然气脱水、脱酸气的设备上游，分离气流中的游离液体和固体杂质，以免影响脱水、脱酸气的效率并离液体和固体杂质，以免影响脱水、脱酸气的效率并损坏设备；损坏设备；废气排放管或火炬上游应安装涤气器（也称分液罐废气排放管或火炬上游应安装涤气器（也称分液罐），否则可能产生火雨。），否则可能产生火雨。优点：占空间小，效率高。优点：占空间小，效率高。缺点：分离效果受油气混缺点：分离效果受油气混合物流速的影响敏感，有较合物流速的影响

11、敏感，有较大的压力降。大的压力降。常用于天然气甘醇脱水塔常用于天然气甘醇脱水塔气体出口下游，回收甘醇溶气体出口下游，回收甘醇溶液。也常应用其原理作重力液。也常应用其原理作重力式分离器的入口分流器。式分离器的入口分流器。 离心式分离器离心式分离器6.6.其他形式的分离器其他形式的分离器油气油气（二）对分离器的要求（二）对分离器的要求要求：分离器应创造良好条件，使溶解于原油中的气体要求：分离器应创造良好条件，使溶解于原油中的气体及气体中的重组分在分离压力和温度下尽量析出和凝析，及气体中的重组分在分离压力和温度下尽量析出和凝析，使油气两相接近使油气两相接近平衡状态平衡状态。这就要求在分离器内的气液接

12、。这就要求在分离器内的气液接触面积大，气液在分离器内有必要的停留时间。触面积大，气液在分离器内有必要的停留时间。分离器内油气接近平衡状态的程度可用原油脱气程度和分离器内油气接近平衡状态的程度可用原油脱气程度和天然气通过分离气后的质量增加百分数表示。天然气通过分离气后的质量增加百分数表示。式中 分离前、后原油的质量流量； 分离前、后天然气的质量流量；121121ggggooooGGGGGG21,ooGG21,ggGG油气混合物组成、分离压力、温度相同条件下，油气混合物组成、分离压力、温度相同条件下，o和和g越大，表示分离器内气液两相越接近平衡状态，分离器的越大，表示分离器内气液两相越接近平衡状态

13、，分离器的平衡分离作用越完善。平衡分离作用越完善。影响分离性能的因素：影响分离性能的因素：油气最大流量、最小流量和平均流量；油气最大流量、最小流量和平均流量；分离压力和温度；分离压力和温度；油气混合物进入分离器时形成段塞流的倾向；油气混合物进入分离器时形成段塞流的倾向；油气物性；油气物性；原油发泡倾向；原油发泡倾向；砂、铁锈等固体杂质含量；砂、铁锈等固体杂质含量；油气混合物的腐蚀性等。油气混合物的腐蚀性等。gk分离器质量检验指标分离器质量检验指标平衡分离效果平衡分离效果 机械分离效果机械分离效果 停留时间停留时间原油的脱气程度原油的脱气程度天然气通过分离器后的质量增加率天然气通过分离器后的质量

14、增加率 121212100%100%ooolggggGGGGGG气体带液率气体带液率液体带气率液体带气率分离器外形尺寸分离器外形尺寸处理能力的大小处理能力的大小ok分离器的工艺计算分离器的工艺计算从气体中分出油滴的计算从气体中分出油滴的计算 从原油中分出气泡的计算从原油中分出气泡的计算 油滴沉降法油滴沉降法停留时间法停留时间法二、从气体中分出油滴的计算二、从气体中分出油滴的计算( (ko) )假设条件：假设条件：液滴为球形，在沉降过程中既不粉碎也不与其它液滴合液滴为球形，在沉降过程中既不粉碎也不与其它液滴合并；并；液滴与液滴、液滴与分离器壁以及其他构件间没有作用液滴与液滴、液滴与分离器壁以及其

15、他构件间没有作用力；力；气体在分离器重力沉降部分内的流动是稳定的，其流速气体在分离器重力沉降部分内的流动是稳定的，其流速不随时间变化；不随时间变化；作用在液滴上的合力为零，液滴匀速沉降。作用在液滴上的合力为零，液滴匀速沉降。( (一一) )油滴匀速沉降速度油滴匀速沉降速度必要条件：必要条件：油滴沉降至集液部分所需的时间应小于气流把油滴带出分油滴沉降至集液部分所需的时间应小于气流把油滴带出分离器所需的时间。离器所需的时间。油滴匀速沉降速度油滴匀速沉降速度重力重力 浮力浮力 阻力阻力gdod63gdgd63gddDvdCR2422gddDgodvdCgd24)(62235 . 03)(4gDgod

16、dCgdv油滴匀速沉降时，合力为零：油滴匀速沉降时，合力为零：上式中，油滴沉降阻力系数上式中，油滴沉降阻力系数C CD D与油滴形状、周围气体流动状与油滴形状、周围气体流动状态有关。态有关。 流态用雷诺数判断，雷诺数的表达式为：流态用雷诺数判断，雷诺数的表达式为： ggddedR 阻力系数与雷诺数的关系阻力系数与雷诺数的关系 CD1.1.按相关式计算油滴匀速沉降速度（阻力系数法）按相关式计算油滴匀速沉降速度（阻力系数法）计算粒径为计算粒径为d dd d的阻力系数的阻力系数C CD D时，需用迭代法。步骤为：时，需用迭代法。步骤为：设设C CD D=0.34=0.34，由式，由式(4-4)(4-

17、4)计算该油滴的沉降速度计算该油滴的沉降速度v vd d；由求得的由求得的v vd d按式按式(4-5)(4-5)求求R Re e；由由R Re e按式按式(4-6)(4-6)求求C CD D；由由C CD D按式按式(4-4)(4-4)求求v vd d，与上一个，与上一个v vd d进行比较，若在控制误进行比较，若在控制误差范围内，计算所得的即为欲求的沉降速度；差范围内，计算所得的即为欲求的沉降速度；否则，返回步骤直至前后两次求得的否则，返回步骤直至前后两次求得的v vd d在控制误差范在控制误差范围内。围内。34. 03245 . 0eeDRRC2.2.按流态分区计算油滴匀速沉降速度按流态

18、分区计算油滴匀速沉降速度 应用不同流态区阻力系数应用不同流态区阻力系数C CD D的计算式，代入式（的计算式，代入式（4-44-4）可）可求得不同流态区油滴的匀速沉降速度计算公式。求得不同流态区油滴的匀速沉降速度计算公式。按按R Re e的大小，把的大小，把C CD D与与R Re e的关系划分为层流、过渡流、湍流的关系划分为层流、过渡流、湍流，各流态区，各流态区C CD D与与R Re e的关系式由图的关系式由图4-64-6相应的曲线段拟合。相应的曲线段拟合。218oggd gv0.7140.7141.1430.4280.2860.153oggggdv各流态区油滴匀速沉降速度计算公式各流态区

19、油滴匀速沉降速度计算公式层流区层流区过渡区过渡区湍流区湍流区0.51.74ogggdv可见，油滴的匀速沉降速度与油滴直径、分离压力和温度有关。可见，油滴的匀速沉降速度与油滴直径、分离压力和温度有关。ddd112ggv d2111218oggggd gvd13213.3ggogdg油滴流态的判断油滴流态的判断层流变为过渡流时层流变为过渡流时 过渡流变为湍流时过渡流变为湍流时 22500ggv d20.5225001.74ogggggdvd132243.5ggogdg当当dddd1 1时为层流，时为层流，d d1 1ddddd2 2时为湍流。时为湍流。3.3.图解法求油滴匀速沉降速度图解法求油滴匀

20、速沉降速度由上式求得由上式求得CDRe2后，由上图查得后，由上图查得CD，代入式（，代入式（4-44-4）可）可求得油滴的匀速沉降速度求得油滴的匀速沉降速度Vd。2323)(4(Re)ggogdDgdC联立式（联立式（4-44-4）和式（）和式（4-54-5）：）：4.4.阿基米德准数法求油滴匀速沉降速度阿基米德准数法求油滴匀速沉降速度 令：令： ， 为无因次数，称为阿基米德准数，为无因次数，称为阿基米德准数，与雷诺数有关，其值见表与雷诺数有关，其值见表4-24-2。gggodrgdA23)(rA表表4-2 Re与与Ar数的关系数的关系用阿基米德准数求油滴沉降速度时，先根据欲求沉降用阿基米德准

21、数求油滴沉降速度时，先根据欲求沉降速度的油滴直径速度的油滴直径d dd d和分离条件下的油气物性参数，求和分离条件下的油气物性参数，求出出 后，在表后，在表4-24-2选择相应的公式算出选择相应的公式算出Re，再按，再按Re定定义式（义式（4-54-5）计算出油滴沉降速度）计算出油滴沉降速度V Vd d，这样，这样避免了繁琐避免了繁琐的迭代的迭代。rAggdddvRe（二）气体允许流速和处理量（二）气体允许流速和处理量 立式分离器立式分离器中气流方向与油滴沉降方向相反。立式分离中气流方向与油滴沉降方向相反。立式分离器油滴沉降的必要条件：油滴匀速沉降速度大于或等于气器油滴沉降的必要条件：油滴匀速

22、沉降速度大于或等于气体在流通截面上的平均流速，即体在流通截面上的平均流速，即卧式分离器卧式分离器中气体流向和油滴沉降方向垂直。中气体流向和油滴沉降方向垂直。卧式分离卧式分离器油滴沉降的必要条件：油滴沉降至集液区所需的时间应器油滴沉降的必要条件：油滴沉降至集液区所需的时间应小于或等于油滴随气体流过重力沉降区所需的时间，即小于或等于油滴随气体流过重力沉降区所需的时间，即gdvvDhvLvvDhvLDdegdDge)1 ()1 (或v0.7 0.8gvvvh0.7 0.811egegDDL vL vvhDhDv0.75 0.8gvv1.1.油滴沉降速度法求气体允许流速油滴沉降速度法求气体允许流速 油

23、滴直径油滴直径100100微米，用系数考虑微米，用系数考虑理论与实际理论与实际的偏差。的偏差。我国我国俄罗斯俄罗斯vh2eggL vvD液位在一半直径处液位在一半直径处, ,即即h hD D= =0.5立式立式卧式卧式dd立式立式d24,4gggvgvQDQvDv按气体处理量确定分离器尺寸按气体处理量确定分离器尺寸已知重力沉降区气体允许流速已知重力沉降区气体允许流速Vg和分离条件下的气体处和分离条件下的气体处理量理量Qg 对于立式分离器：对于立式分离器： 对于卧式分离器：液面控制在对于卧式分离器：液面控制在0.5D0.5D处处28,8ggghghQDQvDv考虑进入分离器的油气两相比例随时间的

24、变化以及混合考虑进入分离器的油气两相比例随时间的变化以及混合物流量的波动物流量的波动, ,引入载荷波动系数引入载荷波动系数（1.21.21.51.5）。）。采用标准状态下的气体处理量采用标准状态下的气体处理量Q Qgsgs以及工程单位（以及工程单位（m m3 3/d/d）液位液位0.5D0.5D处卧式分离器：处卧式分离器：5 .02601sgVsgVspTvTZpQDTZppTvDQSSgvgvS267858TZppTvDLQSSgvegHS67858卧式分离器的气体处理能力为同直径立式分离器的卧式分离器的气体处理能力为同直径立式分离器的Le/D倍。倍。 立式分离器：立式分离器：或或公式推导公

25、式推导考虑载荷波动系数考虑载荷波动系数 ：gvgvgvgvgDDDDQ22226785846060246060241144ZTPQTZQPgssgvssgsssssggvsQTZPPTPTZZTPQQgsssssggvsQTZPPTPTZZTPQQTZPPTDQssgvgvs267858（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）（5 5）或或5 . 02601sgvsgvsPTTZPQD（6 6）LAmA(1)gAAm2111122111111sin124111 =sin2122LLDDDDAAHHHmArrrrhhhh卧式分离器液位不在卧式分离器液位不在0.5D时时引入引入则气体流通面积则气体

26、流通面积根据几何关系根据几何关系(1)gAAm2 2、桑得斯、桑得斯布朗系数法布朗系数法KSB称桑得斯称桑得斯布朗布朗( (souders-Brown) )系数，具有速度量纲系数，具有速度量纲。KSB愈大，愈大，Vg 愈大，分离器的气体处理能力愈大。愈大，分离器的气体处理能力愈大。5 . 0ggoSBgKv 分离器类型 高度H或长度L/m推荐值/(m.s-1) 1.5 0.040.07 立式 3.0 0.0550.11 3.0 0.120.15 卧式其他长度(0.120.15)(L/3)0.56表表4-4 4-4 系数系数KSB值值( (装有丝网捕雾器装有丝网捕雾器) )GPSAGPSA提供提

27、供立式分离器立式分离器TZppTKDQSSggOSBgvs)(678582卧式分离器卧式分离器)()1 (4.2ggoSBgHKmDQTZPPTKmDQSSggoSBgHS5 . 02)1 (67858l捕雾分离部件的作用捕雾分离部件的作用利用碰撞、离心、利用碰撞、离心、聚结等原理，除去经聚结等原理，除去经分离后气体中仍然携分离后气体中仍然携带 的 直 径 在带 的 直 径 在 1 5 01 5 0 500500m之间的液滴。之间的液滴。l分离器中常用的捕雾分离器中常用的捕雾器器有有折板式折板式、丝网、丝网式、填料式和离心式式、填料式和离心式等不同型式，常用的等不同型式，常用的是是折板式折板式

28、和丝网式。和丝网式。（三）捕雾器（三）捕雾器碰撞分离原理图碰撞分离原理图1.1.折板式捕雾器折板式捕雾器它由若干固定间距的蛇形波纹板叠置而成，相邻两它由若干固定间距的蛇形波纹板叠置而成，相邻两波纹板间形成曲折、变截面的流道。携带着小液滴的波纹板间形成曲折、变截面的流道。携带着小液滴的气体从流道中通过时，不断的改变速度方向和方向气体从流道中通过时，不断的改变速度方向和方向,使使液滴与叶片表面连续的碰撞、凝聚，逐渐积累并沿叶液滴与叶片表面连续的碰撞、凝聚，逐渐积累并沿叶片表面流至分离器的集液部分。片表面流至分离器的集液部分。 折板式捕雾器可水平安装也可垂直安装，由捕雾器折板式捕雾器可水平安装也可垂

29、直安装，由捕雾器分出的液体汇集后通过降液管进入分离器的集液部分分出的液体汇集后通过降液管进入分离器的集液部分。常用气体处理能力和捕雾效率表示捕雾器的性能。气体常用气体处理能力和捕雾效率表示捕雾器的性能。气体处理能力处理能力Qg除以捕雾器气体流通面积除以捕雾器气体流通面积Am即为捕雾器内的即为捕雾器内的气体流速气体流速Vm,以以Vm代替式（代替式（4-23）中的）中的Vg ，此时的，此时的KSB为为捕雾器的桑捕雾器的桑- -布系数。该系数用于说明捕雾器的分离性能布系数。该系数用于说明捕雾器的分离性能。见表。见表4-54-5。折板式捕雾器的优点是价格低廉，不易被蜡、固体杂质折板式捕雾器的优点是价格

30、低廉，不易被蜡、固体杂质堵塞，适用于处理比较脏的气体。但要定期用蒸汽清理堵塞，适用于处理比较脏的气体。但要定期用蒸汽清理捕雾器的流道，保持捕雾器有较高的性能。捕雾器的流道，保持捕雾器有较高的性能。2.丝网式丝网式捕雾器捕雾器u丝网捕雾器，是一种由碳钢、不锈钢、铝、镍或是塑丝网捕雾器，是一种由碳钢、不锈钢、铝、镍或是塑料丝编织而成的网垫，是碰撞型分离装置。细小的液滴料丝编织而成的网垫，是碰撞型分离装置。细小的液滴通过丝网时，由于惯性碰撞、丝网的拦截和油滴的布朗通过丝网时，由于惯性碰撞、丝网的拦截和油滴的布朗运动的综合作用下不断聚结，当液滴增大到一定程度时运动的综合作用下不断聚结，当液滴增大到一定

31、程度时，在重力的作用下滴入集液部分。，在重力的作用下滴入集液部分。u为提高捕雾效率，获取更小粒径的油滴，可用更细的为提高捕雾效率，获取更小粒径的油滴，可用更细的金属丝或塑料丝加密原有的网垫，构成粗细丝组合式网金属丝或塑料丝加密原有的网垫，构成粗细丝组合式网垫。垫。u丝网捕雾器适合于高油气比的气体净化，其除液效率丝网捕雾器适合于高油气比的气体净化，其除液效率高，达高，达9898以上，价格低廉；其缺点是易聚集石蜡、水以上，价格低廉；其缺点是易聚集石蜡、水化物、砂和其它固体杂质等，从而引起堵塞。化物、砂和其它固体杂质等，从而引起堵塞。3.3.迪克松板组迪克松板组l它由一系列平行薄板组成，板间距约它由

32、一系列平行薄板组成，板间距约25mm25mm，与水平面的夹，与水平面的夹角为角为4545，沿板长方向每隔一定距离开一个缺口。带液气，沿板长方向每隔一定距离开一个缺口。带液气体流经板组时，由于气体湍流度降低、油滴沉降距离减小体流经板组时，由于气体湍流度降低、油滴沉降距离减小，使油滴凝聚在润湿的板表面上，并经缺口流至集液区。，使油滴凝聚在润湿的板表面上，并经缺口流至集液区。l迪克松板组起着气体整流、强化重力沉降、减少进入捕雾迪克松板组起着气体整流、强化重力沉降、减少进入捕雾器的气体带液量、提高捕雾器除油效率的作用，因而属于器的气体带液量、提高捕雾器除油效率的作用，因而属于气体预处理或气体调质部件，

33、气体预处理或气体调质部件，不能代替捕雾器。不能代替捕雾器。4.4.填料式捕雾器填料式捕雾器l用随机堆放的填料作为捕集器，捕集气流中的油滴，但使用随机堆放的填料作为捕集器，捕集气流中的油滴，但使用的不太广泛。用的不太广泛。影响原油含气率多少的因素：影响原油含气率多少的因素：（1 1）原油粘度。粘度愈大，原油中夹带的气泡不易浮至）原油粘度。粘度愈大，原油中夹带的气泡不易浮至液面，造成原油含气率增高；液面，造成原油含气率增高；（2 2）原油在分离器中停留的时间。原油停留时间过短，）原油在分离器中停留的时间。原油停留时间过短，溶解于原油中的气泡来不及析出或已析出的气泡来不及浮溶解于原油中的气泡来不及析

34、出或已析出的气泡来不及浮至液面就被带出分离器，造成原油含气率增高；至液面就被带出分离器，造成原油含气率增高；（3 3）分离压力。压力愈高，气液密度差愈小，气泡愈不）分离压力。压力愈高，气液密度差愈小，气泡愈不易浮至液面，使原油含气率增高。易浮至液面，使原油含气率增高。（4 4）分离器入口元件的压降。压降）分离器入口元件的压降。压降，析出的溶解气，析出的溶解气，流出的原油中容易夹带气泡，原油含气率增高。，流出的原油中容易夹带气泡，原油含气率增高。三、从液相内分出气泡三、从液相内分出气泡( (kg) )有些原油所含气泡上升至油气界面后并不立即破裂，在有些原油所含气泡上升至油气界面后并不立即破裂，在

35、气泡消失前有一段寿命，使许多气泡聚集在油面上形成气泡消失前有一段寿命，使许多气泡聚集在油面上形成泡沫层，泡沫层的体积甚至可占分离器容积的一半，具泡沫层，泡沫层的体积甚至可占分离器容积的一半，具有这种性质的原油称有这种性质的原油称发泡原油发泡原油。原油发泡对油气分离器的危害：原油发泡对油气分离器的危害：液位难以控制；液位难以控制；减少了重力沉降和集液区的有效体积，使油气分减少了重力沉降和集液区的有效体积，使油气分离工况恶化；离工况恶化；气体中带油量和原油中带气量增多。气体中带油量和原油中带气量增多。 （二）原油停留时间）原油停留时间原油发泡原因是由于原油内存在许多天然表面活性剂，如胶原油发泡原因

36、是由于原油内存在许多天然表面活性剂，如胶质、沥青质、蜡、微小固体杂质等，这些天然表面活性剂浓质、沥青质、蜡、微小固体杂质等，这些天然表面活性剂浓集于原油表层内，降低了原油的表面能，因而气泡不易破裂集于原油表层内，降低了原油的表面能，因而气泡不易破裂、形成较稳定的泡沫层。、形成较稳定的泡沫层。 原油发泡对分离器液体处理能力的影响很难从理论上解决，原油发泡对分离器液体处理能力的影响很难从理论上解决，只能依靠先导试验或经验，要求原油在分离器内停留一定时只能依靠先导试验或经验，要求原油在分离器内停留一定时间，以达到流出分离器原油的含气率不超过规定值。间，以达到流出分离器原油的含气率不超过规定值。目前，

37、目前，我国油气集输规范中规定我国油气集输规范中规定，一般原油的停留时间为，一般原油的停留时间为13min，起泡原油的停留时间为，起泡原油的停留时间为520 min。根据现场先导试验、或按表根据现场先导试验、或按表4-8、4-9推荐的数据确定了推荐的数据确定了原油停留时间原油停留时间tr，就可根据液体处理量，就可根据液体处理量Qo和物料平衡确和物料平衡确定分离器的体积。定分离器的体积。 立式分离器立式分离器 式中式中 ho集液段高度。集液段高度。 卧式分离器卧式分离器我国常将液体处理量我国常将液体处理量Qo乘以载荷系数乘以载荷系数。 AAmLrootQhD42roetQmlD42四、分离器外形尺

38、寸四、分离器外形尺寸1.1.分离器圆筒长度分离器圆筒长度 圆筒长度指分离器两端封头与筒体焊缝间的长度，在初圆筒长度指分离器两端封头与筒体焊缝间的长度，在初步计算分离器外形尺寸时可按以下经验关系进行。步计算分离器外形尺寸时可按以下经验关系进行。 卧式卧式分离器：分离器：气相气相Lss=Le+D;液相液相Lss=4Le/3 立式立式分离器：常根据工艺计算求得分离器直径分离器：常根据工艺计算求得分离器直径D（m）和集液区高度和集液区高度h（m）后，可按以下两式计算并取较大值。后，可按以下两式计算并取较大值。 Lss=h+1.95m 或或Lss=h+D+1 Lss筒体焊缝间的长度，筒体焊缝间的长度，m

39、。（一）分离器长径比（一）分离器长径比分离器圆筒部分长度与直径的比值称长径比，对立式分离分离器圆筒部分长度与直径的比值称长径比，对立式分离器也可称为高径比。器也可称为高径比。制造成本：根据制造成本：根据P236P236式式(4-35)(4-35)计算计算。3.3.液体再携带液体再携带液体再携带：是气液分离的逆过程，即得到分离的液体再次液体再携带：是气液分离的逆过程，即得到分离的液体再次被气体卷起成油雾，随气体流出分离器。被气体卷起成油雾，随气体流出分离器。为避免发生液体再携带，卧式分离器内气体真实流速应小于为避免发生液体再携带，卧式分离器内气体真实流速应小于最大容许气体流速，这就要求气体有足够

40、大的流通面积，即要最大容许气体流速，这就要求气体有足够大的流通面积，即要求分离器有较大的直径，使求分离器有较大的直径，使L/DL/D不能过大（不能过大（VilesViles）。）。高压（高压（7Mpa7Mpa）下工作的分离器，处理重质原油（相对密度大）下工作的分离器，处理重质原油（相对密度大于于0.880.88）的分离器容易发生液体再携带，除了要求使）的分离器容易发生液体再携带，除了要求使L/DL/D不能不能过大外，分离器内液位也不能过高。过大外，分离器内液位也不能过高。. .制造成本制造成本4.4.长径比长径比长径比：根据经验并综合考虑长径比：根据经验并综合考虑制造成本制造成本和和液体再携带

41、液体再携带问题问题后，立式和卧式分离器长径比一般为后，立式和卧式分离器长径比一般为3-43-4，不应超过，不应超过5 5；若立；若立式分离器高度有限制时，长径比可取式分离器高度有限制时，长径比可取2-32-3。（二）分离器系列化（二）分离器系列化分离器尺寸已系列化，在设计分离器时应选用系列规定的分离器尺寸已系列化，在设计分离器时应选用系列规定的分离器尺寸。分离器尺寸。我国我国立式分离器的直径范围立式分离器的直径范围600600l600mml600mm，增，增量为量为200mm200mm，高度范围，高度范围1.81.86.4m6.4m，增量为，增量为0.8 m0.8 m；卧式分离；卧式分离器直径

42、范围器直径范围6006004000mm4000mm，增量为，增量为200 mm200 mm，圆筒长度范围，圆筒长度范围1.81.816.8 m16.8 m，增量，增量0.8 m0.8 m。（三）（三）分离器的设计计算步骤分离器的设计计算步骤 分离器工作时应同时满足从分离器工作时应同时满足从气体中分离出液滴气体中分离出液滴、从液体中从液体中分出气泡分出气泡以及以及液体停留时间液体停留时间的要求。其步骤是：的要求。其步骤是：根据气液平衡计算中所确定的气液处理量、物性以及分离压根据气液平衡计算中所确定的气液处理量、物性以及分离压力、温度等基础资料，并参照现场具体情况选择分离器的类型力、温度等基础资料

43、，并参照现场具体情况选择分离器的类型( (步骤步骤 的顺序由气油比决定的顺序由气油比决定) )。按照从原油中分离出气泡的要求，由原油性质、先导试验和按照从原油中分离出气泡的要求，由原油性质、先导试验和操作参数确定液体在分离器内的停留时间，并根据对分离器操作参数确定液体在分离器内的停留时间，并根据对分离器L/D的推荐范围初步确定分离器的直径和长度（或高度）。的推荐范围初步确定分离器的直径和长度（或高度）。按照从气体中分出油滴的要求，计算按照从气体中分出油滴的要求，计算100100或或150m150m直径油直径油滴的匀速沉降速度和允许气体流速，并根据分离器的推荐滴的匀速沉降速度和允许气体流速，并根

44、据分离器的推荐L/D范围，确定分离器的直径和长度（或高度）。范围，确定分离器的直径和长度（或高度）。比较步骤、的计算结果，选较大者作为分离器的结比较步骤、的计算结果，选较大者作为分离器的结构尺寸。当处理量较大时，可选多台分离器并联工作，但构尺寸。当处理量较大时，可选多台分离器并联工作，但不设备用设备。不设备用设备。参照分离器的系列化尺寸，满足气液处理量的分离器可参照分离器的系列化尺寸，满足气液处理量的分离器可能有多种能有多种D和和L的组合，应对各种组合进行比选后选择最佳的组合，应对各种组合进行比选后选择最佳组合，并确定分离器的其他结构尺寸。如，确定除雾器的组合，并确定分离器的其他结构尺寸。如，

45、确定除雾器的类型和结构尺寸等。类型和结构尺寸等。五、分离器内部构件五、分离器内部构件( (一一) )入口分流器功能：入口分流器功能：减小液体动量，有效地进行气液初步分离；减小液体动量，有效地进行气液初步分离；尽量使分出的气液在各自的流道内分布均匀；尽量使分出的气液在各自的流道内分布均匀；防止分出液体的破碎和液体的再携带。防止分出液体的破碎和液体的再携带。 人们近期才发现入口分流器对分离器的分离性能有着人们近期才发现入口分流器对分离器的分离性能有着重要的影响。重要的影响。 入口分流器形式：入口分流器形式：窄缝式、碰撞式、旋流式、稳流式窄缝式、碰撞式、旋流式、稳流式等。等。窄缝式窄缝式：为一个两头

46、封闭的水平管，沿管长度方向有：为一个两头封闭的水平管，沿管长度方向有多条窄缝，油气混合物经窄缝流出得到初步分离。多条窄缝，油气混合物经窄缝流出得到初步分离。碰撞式碰撞式：使油气混合物碰撞在蝶形或锥形板上，迅速改使油气混合物碰撞在蝶形或锥形板上，迅速改变流体方向和速度，使油气初步分离。变流体方向和速度，使油气初步分离。旋流式旋流式：依靠油气混合：依靠油气混合物自身能量产生旋转运物自身能量产生旋转运动，由离心力使油气初动，由离心力使油气初步分离，如立式分离器步分离，如立式分离器的切向入口（美国）。的切向入口（美国）。稳流式稳流式：油气混合物进：油气混合物进入接收室入接收室A底部，油气底部，油气经溢

47、流板经溢流板1上方进入疏上方进入疏流室流室B，含气原油经开，含气原油经开有许多小孔的疏流板时，有许多小孔的疏流板时，气泡（油滴）表面积增气泡（油滴）表面积增大，易于破裂（被疏流大，易于破裂（被疏流扳润湿表面聚结）而进扳润湿表面聚结）而进入气相（下淌至集液区）入气相（下淌至集液区）（俄罗斯）。（俄罗斯）。（二）防涡器（二）防涡器由于液面过低及排出流体的虹吸作用，分离器排液（排气）口由于液面过低及排出流体的虹吸作用，分离器排液（排气）口可能产生液体（或气体）漩涡，在排液口带入气体、在排气口可能产生液体（或气体）漩涡，在排液口带入气体、在排气口带入液体，使分离效果变差，为防止漩涡，在排液（排气）口带

48、入液体，使分离效果变差，为防止漩涡，在排液（排气）口设置防涡器。设置防涡器。（三）防波板（三）防波板（P295 P295 图图5-85-8）对较长的卧式分离器需安装防波板。防波板是安装于气液界面对较长的卧式分离器需安装防波板。防波板是安装于气液界面处垂直于流体流动方向的垂直挡板，阻止液面波浪的传播。处垂直于流体流动方向的垂直挡板，阻止液面波浪的传播。（四）消泡板（四）消泡板分离器处理发泡原油时常在气液界面处积聚气泡层，使气泡通分离器处理发泡原油时常在气液界面处积聚气泡层，使气泡通过一系列倾斜平行板过一系列倾斜平行板( (或管子或管子) )可使气泡聚结、破灭，如图可使气泡聚结、破灭，如图4-20

49、4-20所示。所示。三相分离器具有将油井产物分离为油、气、水三相三相分离器具有将油井产物分离为油、气、水三相的功能，适用于含水量较高，特别是含有大量游离水的的功能，适用于含水量较高，特别是含有大量游离水的油井产物的处理。这种分离器在油井产物的处理。这种分离器在油田中高含水生产期油田中高含水生产期的的集输联合站内，得到广泛的应用。集输联合站内，得到广泛的应用。常用的卧式三相分离器如图常用的卧式三相分离器如图4 42121所示，立式三相分所示，立式三相分离器如图离器如图4 42222所示，其工作原理、使用特点等与两相分所示，其工作原理、使用特点等与两相分离器类似。离器类似。 第二节油气水三相分离器

50、第二节油气水三相分离器第四节、气液分离第四节、气液分离 理论上，分离方式有三种：一次分离、连续分离和多理论上，分离方式有三种：一次分离、连续分离和多级分离。级分离。1、一次分离、一次分离 是指油气混合物的气液两相在保持接触的条件下逐渐是指油气混合物的气液两相在保持接触的条件下逐渐降低压力，最后进入常压储罐，在储罐内进行气液分离。降低压力，最后进入常压储罐，在储罐内进行气液分离。 一次分离是在大罐内的一次平衡汽化，因此组分的分一次分离是在大罐内的一次平衡汽化，因此组分的分离很不完善。离很不完善。 一次分离方式不能充分利用井口能量而在大罐全部卸一次分离方式不能充分利用井口能量而在大罐全部卸掉；而且