分离器,重庆科技学院石油工程学院 制作,CONTENTS,工艺计算,,,概 述,1,分离器操作运行及故障处理,1.1 油气中杂质在油气生产中的危害性,,,,,,腐蚀：
由于液态水的存在将加速管道及设备的腐蚀,堵塞：
随着积砂的增加堵塞管道、设备,污染化学溶液,液泛影响,1.2 分离器分类,,,,分离器,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,1.2.1 按作用原理分,,,,,,计量分离器
主要作用是完成油气水的初步分离并计量，一般属低压分离器。,,,,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。,1.2.2 按分离器功能进行分类,,,,,,,真空分离器,<0.1MPa,,,,低压分离器,<1.5MPa,,,,中压分离器,1.5~6MPa,,,,高压分离器,>6MPa,1.2.3 按分离器工作压力不同进行分类,,,,,,1.3 重力式分离器的分类,,,重力式分离器,根据分离器功能分,两相分离器,三相分离器,卧式
立式,按流体流动方向和安装形式分,,,重力式分离器,,,,1.4 分离器的四个操作功能,,从分离器内分别引走分离出来的气相和液相，不允许它们有彼此重新夹带掺混的机会,,1,,2,,3,4,,,,脱除气相中所夹带的液沫,脱除液相中所包含的气泡,完成气和液的基本“相”的分离,,,,,,,,,,,除雾段,,基本相分离段,1.5 分离器分为四个部分：,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,,,,第二节 分离器的工作过程,,,,,1. 两相分离器,2. 三相卧式分离器,6. 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,4. 分离器的选择,5. 不同流动方式的分离器优缺点比较,,,8. 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,第二节 分离设备的工作过程,,2.1 两相分离器,,,,2.1 两相分离器,2.1.1.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。,2.1.2.立式两相分离器基本结构及工作过程,2.1 两相分离器,,,,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。,2.2.1 一般三相卧式分离器基本结构及工作过程,2.2 三相分离器,,,,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出油口流出，水从排水口流出。,,2.2.2 卧式三相分离器内部结构,2.2 三相分离器,,,,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。,2.3 卧式分离器与立式分离器的比较和选择,,,,2.4 各种分离设备优缺点比较,,,,2.5 立式旋风分离器结构及工作原理,2.5.1 立式旋风分离器结构,,,,2.5 旋风分离器结构及工作原理,,,,2.5.2 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。,2.6 分离器外壳及主要内部构件,2.6.1 外壳,内部承压的容器，为圆形筒体，其内径、长度尺寸根据气体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。,,,,2.6.2 内部构件,2.6 分离器外壳及主要内部构件,进口转向器
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。
波浪破碎器：垂直档板
除沫板：倾斜的平行板片或管束。
旋流破碎器：破除旋涡防止二次夹带
雾沫脱除器
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。
离心式除雾器：效果好但压降大且对流量敏感。,,,,2.6 分离器外壳及主要内部构件,导流挡板和旋风式进口原理图,,,,2.6 分离器外壳及主要内部构件,滤网及除雾器原理图,,,,,叶板除雾器原理,2.6 分离器的外壳及主要内部构件,,,,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。,典型的过滤式分离器结构图,,,,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。,,CTT型卧式分离器,,,,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。,,立式油气分离器,,,,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。,第三节 分离器的检验标准,3.1 分离质量K
定义：分离器出口处每标准立方米气体所带液量的多少。
计算公式：,,,,第三节 分离器的检验标准,3.2 分离程度S
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积和液体体积之比值。
计算公式：,,,,第三节 分离器的检验标准,3.3 我国规定的分离器工作标准：,,,,第四节 分离设备的工艺计算,4.1.1 颗粒的沉降
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
计算公式
G=A+R,4.1 两相分离理论,,,,第四节 分离设备的工艺计算,重力：
阻力：
浮力：
通过以上公式可计算出颗粒的沉降速度w的值。,式中：
d — 颗粒的直径，m；
ρg 、 ρL— 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。,,,,,第四节 分离设备的工艺计算,4.1.2 气流携带系数CD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。,Re2: CD = 24/Re
2Re500: CD =18.5Re-0.6
500Re2105: CD =0.34
Re2105: CD=0.1,,,,第四节 分离设备的工艺计算,4.1.3 颗粒的沉降速度w值的计算
根据以上公式可推导出沉降速度w的计算公式：,,,,其中：,第四节 分离设备的工艺计算,4.1.4 讨论：
（1）介质不流动时，仅重力作用：
沉降速度的影响因素：d、L、 g、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w）：
wv：颗粒向下沉降（速度）
（3）颗粒大小影响：
气体分离段：气体负荷设计方程是基于脱除100m的颗粒
雾沫脱除器脱除直径在10~100 m的颗粒,,,,第四节 分离设备的工艺计算,（4）颗粒大小影响：
气体分离段：气体负荷设计方程是基于脱除100m的颗粒。
雾沫脱除器脱除直径在10~100 m的颗粒。
（5）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均时间。
停留时间为30秒到3分钟。,,,,第四节 分离设备的工艺计算,4.2 两相分离器尺寸设计方法
一般方程式：
1. 当颗粒直径不大于（20~80）10-6m，且雷诺数Re2时，n=1，a=24，则以上方程变为下列式：,,,,第四节 分离设备的工艺计算,2. 当颗粒直径小于（300~800）10-6m，且雷诺数2
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