4章分离设备新.ppt

1第四章第四章 油（液）气分离设备油（液）气分离设备n n概述概述n n两相分离器两相分离器n n三相分离器三相分离器n n典型分离器的结构典型分离器的结构2基本要求基本要求n n理解两相、三相分离设备的工作过程、分理解两相、三相分离设备的工作过程、分离原理、内部结构、不同类型分离器的比离原理、内部结构、不同类型分离器的比较与选择较与选择 ；；n n掌握两相、三相分离器结构尺寸设计方法掌握两相、三相分离器结构尺寸设计方法 34.1 概述概述一、油气分离器的类型一、油气分离器的类型 n n按其外形可分为：按其外形可分为：卧式分离器卧式分离器、、立式分离立式分离器器、、球形分离器球形分离器；；n n按分离器的功能分为：按分离器的功能分为：两相分离器、三相两相分离器、三相分离器分离器；；n n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4二、分离器的基本功能二、分离器的基本功能n n实现液相和气相基本分离；实现液相和气相基本分离；n n脱除气相中所夹带的液沫；脱除气相中所夹带的液沫；n n脱除液相中所包含的气泡；脱除液相中所包含的气泡；n n引引出出分分离离的的气气相相和和液液相相，，不不允允许许有有重重新新夹夹带掺混的机会。

带掺混的机会5三、油气分离器的工作原理和特点三、油气分离器的工作原理和特点n n立式分离器立式分离器n n卧式分离器卧式分离器n n其它分离器其它分离器61、立式分离器、立式分离器立式分离器原理图立式分离器原理图7 初初初初级级级级分分分分离离离离段段段段（（（（基基基基本本本本相相相相分分分分离离离离段段段段））））——气气气气液液液液入入入入口口口口处处处处，，，，由由由由于于于于物物物物流流流流速速速速度度度度突突突突然然然然降降降降低低低低，，，，成成成成股股股股状状状状的的的的液液液液体体体体或或或或大大大大的的的的液液液液滴滴滴滴被被被被分分分分离离离离出出出出来来来来直直直直接接接接沉沉沉沉降降降降到到到到积积积积液液液液段段段段为为为为了了了了提提提提高高高高初初初初级级级级分分分分离离离离的的的的效效效效果果果果，，，，常常常常增增增增设设设设入入入入口口口口挡挡挡挡板板板板或或或或采采采采用用用用切切切切线入口方式线入口方式线入口方式线入口方式 1.立式重力分离器分离原理立式重力分离器分离原理8沉沉沉沉降降降降段段段段——经经经经初初初初级级级级分分分分离离离离后后后后的的的的气气气气流流流流以以以以较较较较低低低低的的的的流流流流速速速速向向向向上上上上流流流流动动动动，，，，携携携携带带带带的的的的较较较较小小小小液液液液滴滴滴滴则则则则向向向向下下下下沉沉沉沉降降降降。

分分分分离离离离效效效效果果果果取取取取决决决决于于于于气气气气体体体体和和和和液液液液体体体体的的的的特特特特性性性性、、、、液液液液滴滴滴滴尺尺尺尺寸寸寸寸及及及及气气气气流流流流的的的的平平平平均均均均流流流流速与扰动程度速与扰动程度速与扰动程度速与扰动程度1.立式重力分离器分离原理立式重力分离器分离原理9 积积积积液液液液段段段段——主主主主要要要要收收收收集集集集液液液液体体体体为为为为减减减减少少少少流流流流动动动动气气气气流流流流对对对对已已已已沉沉沉沉降降降降液液液液体体体体扰扰扰扰动动动动，，，，一一一一般般般般积积积积液液液液段段段段应应应应有有有有足足足足够够够够的的的的容容容容积积积积，，，，以以以以保保保保证证证证液液液液体体体体中中中中的气体能脱离液体为防止气体旋涡，应保留一段液封的气体能脱离液体为防止气体旋涡，应保留一段液封的气体能脱离液体为防止气体旋涡，应保留一段液封的气体能脱离液体为防止气体旋涡，应保留一段液封1.立式重力分离器立式重力分离器10除除除除雾雾雾雾段段段段——主主主主要要要要设设设设置置置置在在在在紧紧紧紧靠靠靠靠气气气气体体体体出出出出口口口口前前前前，，，，用用用用于于于于捕捕捕捕集集集集沉沉沉沉降降降降段段段段未未未未能能能能分分分分离离离离出出出出来来来来的的的的较较较较小小小小液液液液滴滴滴滴（（（（1010～～～～100100μmμm））））。

微微微微小小小小液液液液滴滴滴滴在在在在此此此此发发发发生生生生碰碰碰碰撞撞撞撞、、、、凝凝凝凝聚聚聚聚，，，，最最最最后后后后结结结结合合合合成成成成较较较较大大大大液液液液滴滴滴滴下下下下降降降降沉沉沉沉至至至至积液段积液段积液段积液段1.立式重力分离器立式重力分离器11n n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；n n便于实现液位自动控制；便于实现液位自动控制；n n适合于含固体杂质较多的混合物和处理含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；液量较大的气体；n n单位处理量成本高于卧式单位处理量成本高于卧式立式重力分离器的特点立式重力分离器的特点122、卧式分离器、卧式分离器卧式分离器原理图卧式分离器原理图13 初初初初级级级级分分分分离离离离段段段段（（（（基基基基本本本本相相相相分分分分离离离离段段段段））））——可可可可具具具具有有有有不不不不同同同同的的的的入入入入口口口口形形形形式式式式，，，，其其其其目目目目的的的的也也也也在在在在于于于于对对对对气气气气液液液液进进进进行行行行初初初初级级级级分分分分离离离离，，，，除除除除了了了了入入入入口口口口挡挡挡挡板板板板外外外外，，，，有有有有的的的的在在在在入入入入口口口口内内内内增增增增设设设设一一一一个个个个小小小小内内内内旋旋旋旋器器器器，，，，在在在在入入入入口口口口对对对对气气气气——液液液液进行旋风分离。

进行旋风分离进行旋风分离进行旋风分离2. 卧式分离器卧式分离器14沉沉沉沉降降降降段段段段——是是是是气气气气体体体体与与与与液液液液滴滴滴滴实实实实现现现现重重重重力力力力分分分分离离离离的的的的主主主主体体体体，，，，气气气气流流流流水水水水平平平平流流流流动动动动与与与与液液液液滴滴滴滴下下下下沉沉沉沉成成成成90°90°夹夹夹夹角角角角，，，，对对对对液液液液滴滴滴滴下下下下降降降降阻阻阻阻力力力力小小小小于于于于立立立立式式式式分离器2. 卧式分离器卧式分离器15 积积积积液液液液段段段段——设设设设计计计计常常常常需需需需考考考考虑虑虑虑液液液液体体体体在在在在分分分分离离离离器器器器的的的的停停停停留留留留时时时时间间间间，，，，一一一一般般般般储储储储存存存存高高高高度度度度按按按按分分分分离离离离器器器器直直直直径径径径的的的的一一一一半半半半考考考考虑虑虑虑在在在在水水水水平平平平筒筒筒筒体体体体的的的的底部有泥沙等污物，排污比立式分离器困难底部有泥沙等污物，排污比立式分离器困难底部有泥沙等污物，排污比立式分离器困难底部有泥沙等污物，排污比立式分离器困难2. 卧式分离器卧式分离器16除除除除雾雾雾雾段段段段——可可可可设设设设置置置置在在在在筒筒筒筒体体体体内内内内，，，，也也也也可可可可设设设设置置置置在在在在筒筒筒筒体体体体上上上上部部部部紧紧紧紧接气体出口处。

接气体出口处接气体出口处接气体出口处2. 卧式分离器卧式分离器17n n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；n n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；n n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2. 卧式分离器卧式分离器18卧式分离器的特点卧式分离器的特点卧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：n n具具有有处处理理能能力力较较大大、、安安装装方方便便和和单单位位处处理理成本低；成本低；n n特特别别是是存存在在乳乳状状液液或或高高气气油油比比时时，，卧卧式式分分离器较为经济；离器较为经济；n n但但占占地地面面积积大大、、液液体体控控制制比比较较困困难难和和不不易易排污19203、其它分离器、其它分离器n n球形分离器；n n卧式双筒分离器；n n旋风分离器；n n过滤分离器21（（1）球形分离器）球形分离器 典典型型的的球球形形分分离离器器如如图图4­3所所示示从从承承受受压压力力的的观观点点来来看看，，球球形形分分离离器器可可能能是是非非常常有有效效的的。

但但是是由由于于具具有有受受限限制制的的波波动动容容量量和和制制造造难度大难度大，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22 球形分离器原理图球形分离器原理图 从承受压力的观点来看，球从承受压力的观点来看，球形分离器可能是非常有效的形分离器可能是非常有效的但由于具有受限制的波动容但由于具有受限制的波动容量和制造难度大，它在油气量和制造难度大，它在油气田设施上通常不被采用田设施上通常不被采用23（（2）卧式双筒分离器）卧式双筒分离器 n n适用液体流量小适用液体流量小的工况；的工况；n n有利于排污；有利于排污；n n制造难度增大，制造难度增大，建设费用较高；建设费用较高；24（（3）旋风分离器）旋风分离器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的离心力使油气分离n n处理量大、结构简单，可除去处理量大、结构简单，可除去处理量大、结构简单，可除去处理量大、结构简单，可除去5 5μmμm以上的以上的以上的以上的液滴；液滴；液滴；液滴；n n但它对流速很敏感，要求处理负荷相对稳但它对流速很敏感，要求处理负荷相对稳但它对流速很敏感，要求处理负荷相对稳但它对流速很敏感，要求处理负荷相对稳定，常作为重力式分离器的入口分流器。

定，常作为重力式分离器的入口分流器定，常作为重力式分离器的入口分流器定，常作为重力式分离器的入口分流器25旋风分离器原理图旋风分离器原理图1—入入口口短短管管；；2—分分离离器器圆圆筒筒部部分分；；3—气气体体出出口口；； 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2627（（4）过滤分离器）过滤分离器 过滤分离器原理图如图所示，主要用于从过滤分离器原理图如图所示，主要用于从气体中除油常用的过滤元件有纤维制品、气体中除油常用的过滤元件有纤维制品、金属丝网、陶瓷和泡沫塑料等一般在过滤金属丝网、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分离分离器前均应有一级分离器作初步分离28过滤分离器原理图过滤分离器原理图29n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2μm的的微粒，微粒，99%地脱除小到地脱除小到0.5 μm的微粒；的微粒；n可用于高气量低液量、气体净化要求高的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、仪场合，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表气净化或燃料气上游的洗涤器过滤分离器的特点过滤分离器的特点3031分离器型号分离器型号n nSY/T 0515­1997 SY/T 0515­1997 油气分离器规范设计油气分离器规范设计油气分离器规范设计油气分离器规范设计n n分离器型式、功能的分类及代号分离器型式、功能的分类及代号分离器型式、功能的分类及代号分离器型式、功能的分类及代号n n型号组成型号组成型号组成型号组成32分离器型号分离器型号举例：举例：n n型号：型号：型号：型号：WS3.0×12.8­0.7/1WS3.0×12.8­0.7/1 表示卧式，油、气、水三相分离器，公称直径为表示卧式，油、气、水三相分离器，公称直径为表示卧式，油、气、水三相分离器，公称直径为表示卧式，油、气、水三相分离器，公称直径为3m3m，筒体，筒体，筒体，筒体长度为长度为长度为长度为12.8m12.8m，设计压力为，设计压力为，设计压力为，设计压力为0.7MPa0.7MPa第一种结构的设计第一种结构的设计第一种结构的设计第一种结构的设计n n型号型号型号型号LE2.0×7.6­0.8/2LE2.0×7.6­0.8/2 表示立式，气、液两相分离器，公称直径为表示立式，气、液两相分离器，公称直径为表示立式，气、液两相分离器，公称直径为表示立式，气、液两相分离器，公称直径为2m2m，分离器筒，分离器筒，分离器筒，分离器筒体高度为体高度为体高度为体高度为7.6m7.6m，设计压力为，设计压力为，设计压力为，设计压力为0.8MPa0.8MPa第二种结构设计第二种结构设计第二种结构设计第二种结构设计334.2 两相分离器两相分离器n两相分离器的内部构件两相分离器的内部构件n两相分离器的工艺计算两相分离器的工艺计算344.2.1 两相分离器的内部构件两相分离器的内部构件n n进口转向器；进口转向器；n n除沫板；除沫板；n n旋流破碎器；旋流破碎器；n n除雾器；除雾器；n n气相整流件；气相整流件；n n气液挡板。

气液挡板351) 进口转向器进口转向器进口转器进口转器36导导流流档档板板，，它它可可能能是是球球形形盘盘，，平平板板，，角角铁铁，，锥锥形形物物等等构构件件，，使使液液流流方方向向和和速速度度发发生生快快速速变变化化这这种种档档板板主主要要是是用用结结构构支支撑撑加加以以固固定定，，以以承承受受冲冲击击动动量量载载荷荷使使用用半半球球形形或或锥锥形形的的装装置置，，其其优优点点是是它它比比平平板板或或角角铁铁所所产产生生的的扰扰动动要要小小些些，，从从而而减减少少再再夹夹带带或或乳乳化化的的问题1) 进口转向器进口转向器37旋旋风风式式进进口口，，它它应应用用离离心心力力来来分分离离流流体体可可以以是是旋旋风风式式通通道道或或者者是是环环绕绕筒筒壁壁的的切切线线流流道道使使用用一一个个进进口口喷喷嘴嘴就就足足以以产产生生一一个个围围绕绕着着内内筒筒回回转转大大约约6m/s的的液液流流速速度度，，内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2/31) 进口转向器进口转向器382) 除沫板除沫板 当当当当气气气气泡泡泡泡从从从从液液液液体体体体中中中中逸逸逸逸放放放放出出出出来来来来时时时时，，，，在在在在气气气气液液液液界界界界面面面面可可可可能能能能形形形形成成成成泡泡泡泡沫沫沫沫，，，，使使使使泡泡泡泡沫沫沫沫流流流流经经经经一一一一系系系系列列列列倾倾倾倾斜斜斜斜的的的的平平平平行行行行板板板板片片片片或或或或管管管管束束束束（（（（如如如如图图图图4­74­7所所所所示示示示）））），，，，由于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作用促使雾沫分离。

由于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作用促使雾沫分离由于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作用促使雾沫分离由于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作用促使雾沫分离图图4­7 除沫板结构示意图除沫板结构示意图393) 旋流破碎器旋流破碎器 在在在在当当当当液液液液流流流流控控控控制制制制阀阀阀阀打打打打开开开开时时时时，，，，为为为为防防防防止止止止在在在在该该该该处处处处产产产产生生生生涡涡涡涡流流流流，，，，通通通通常常常常的的的的对对对对策策策策是是是是设设设设置置置置一一一一个个个个简简简简单单单单的的的的旋旋旋旋流流流流破破破破碎碎碎碎器器器器，，，，产产产产生生生生的的的的旋旋旋旋涡涡涡涡将将将将天天天天然然然然气气气气从从从从气气气气体体体体空空空空间间间间内内内内吸吸吸吸出出出出，，，，然然然然后后后后重重重重新新新新掺掺掺掺混混混混到到到到液液液液体体体体中中中中流出旋流破碎器旋流破碎器404) 除雾器除雾器 为为了了除除去去100μm 以以下下的的液液滴滴，，在在分分离离器器的的出出口口普普遍遍都都增增设设除除雾雾器器除除雾雾器器能能除除去去100～～10μm 直直径径的的液液滴滴，，其其效效率率可可达达99％％。

除除雾雾器器主要有三种类型主要有三种类型 41三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) 波纹板波纹板网网 垫垫 除除 雾雾 器器 由由 直直 径径 0.12～～0.25mm的的不不锈锈钢钢丝丝网网组组成成，，一一般厚度在般厚度在75～～180mm左右；左右； 拱拱板板除除雾雾器器由由一一系系列列同同心心波波纹纹圆圆筒筒组组成成，，其其作作用用在在于于增增大大液液滴滴在在圆筒表面的聚结面积；圆筒表面的聚结面积；波波纹纹板板除除雾雾器器由由一一系系列列固固定定的的波波纹纹板板重重叠叠构构成成由由于于气气流流方方向向在在波波纹纹板板上上的的不不断断变变化化，，最最终终液液滴滴与与波波纹纹板板碰碰撞撞而而聚聚结结在在波波纹纹板板上上被分离出来被分离出来4.2.2 两相分离器的工艺计算两相分离器的工艺计算n n分离器结构设计基本要求分离器结构设计基本要求分离器结构设计基本要求分离器结构设计基本要求n n液滴的沉降速度液滴的沉降速度液滴的沉降速度液滴的沉降速度n n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（Ⅰ Ⅰ））））n n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（ⅡⅡ））））n n立式和卧式分离器的比较立式和卧式分离器的比较立式和卧式分离器的比较立式和卧式分离器的比较n n除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算n n两相分离器的工艺计算步骤两相分离器的工艺计算步骤两相分离器的工艺计算步骤两相分离器的工艺计算步骤43相关规范相关规范n nGB 50350­2005 油气集输设计规范油气集输设计规范nSY/T 0515­1997 油气分离器规范油气分离器规范nHG/T 20570.8­95 工艺系统工程设计技术规工艺系统工程设计技术规定定 气气­液分离器设计液分离器设计444.2.2.1 分离器结构设计基本要求分离器结构设计基本要求n n初初初初级级级级分离段分离段分离段分离段应应能将气液混合物中的液体大部分分离出来能将气液混合物中的液体大部分分离出来能将气液混合物中的液体大部分分离出来能将气液混合物中的液体大部分分离出来n n积积积积液液液液段段段段要要要要有有有有足足足足够够的的的的容容容容积积，，，，以以以以缓缓冲冲冲冲来来来来油油油油管管管管线线的的的的液液液液量量量量波波波波动动和和和和油油油油气气气气自然分离自然分离自然分离自然分离n n有有有有足足足足够够的的的的长长度度度度或或或或高高高高度度度度，，，，使使使使直直直直径径径径100100μmμm以以以以上上上上的的的的液液液液滴滴滴滴靠靠靠靠重重重重力力力力沉沉沉沉降降降降，，，，以防止气体以防止气体以防止气体以防止气体过过多地多地多地多地带带走液滴走液滴走液滴走液滴n n在分离器的主体部分在分离器的主体部分在分离器的主体部分在分离器的主体部分应应有减少紊流的措施，保有减少紊流的措施，保有减少紊流的措施，保有减少紊流的措施，保证证液滴的沉降液滴的沉降液滴的沉降液滴的沉降n n要要要要有有有有捕捕捕捕集集集集油油油油雾雾的的的的除除除除雾雾器器器器，，，，以以以以捕捕捕捕捉捉捉捉二二二二次次次次分分分分离离离离后后后后气气气气体体体体中中中中更更更更小小小小的的的的液液液液滴滴滴滴n n要有要有要有要有压压力和液面控制力和液面控制力和液面控制力和液面控制454.2.2.2 液滴的沉降速度液滴的沉降速度46 d—液滴直径，液滴直径，mρl—液滴的密度，液滴的密度，kg/m3ρg—气体的密度，气体的密度，kg/m3液滴所受的重力液滴所受的重力、、浮力浮力重力：重力：重力：重力：浮力：浮力：浮力：浮力：RGA假设：假设：假设：假设：（（（（1 1）液滴为球形）液滴为球形）液滴为球形）液滴为球形（（（（2 2）液滴与液滴、液滴与分离）液滴与液滴、液滴与分离）液滴与液滴、液滴与分离）液滴与液滴、液滴与分离器壁等构件间没有作用力器壁等构件间没有作用力器壁等构件间没有作用力器壁等构件间没有作用力（（（（3 3）气体在沉降部分内的流动）气体在沉降部分内的流动）气体在沉降部分内的流动）气体在沉降部分内的流动是稳定的，任一点的流速不随是稳定的，任一点的流速不随是稳定的，任一点的流速不随是稳定的，任一点的流速不随时间而变化时间而变化时间而变化时间而变化47CD—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。

气体对液滴的阻力气体对液滴的阻力RRGA1762年牛年牛顿绕流阻顿绕流阻力公式力公式48当液滴作匀速运动时，应满足下列条件当液滴作匀速运动时，应满足下列条件49液滴的沉降速度液滴的沉降速度（（4-1））50斯托克斯（斯托克斯（Stokes））公式公式 如如如如果果果果围围围围绕绕绕绕颗颗颗颗粒粒粒粒（（（（液液液液滴滴滴滴））））的的的的流流流流动动动动是是是是层层层层流流流流，，，，也也也也就就就就是是是是在在在在低低低低雷雷雷雷诺诺诺诺数数数数（（（（R Re e≤2≤2））））情情情情况况况况下下下下的的的的流流流流动动动动，，，，阻阻阻阻力力力力系系系系数数数数C CD D=24/=24/ReRe；；；；将将将将其其其其代代代代入入入入到到到到颗粒沉降的一般表达式中，最后可得到：颗粒沉降的一般表达式中，最后可得到：颗粒沉降的一般表达式中，最后可得到：颗粒沉降的一般表达式中，最后可得到：（4-4）51阻力系数与雷诺数的关系式阻力系数与雷诺数的关系式（4-6）52求解求解w的步骤的步骤（4-6）（（4-1））用到的公式：用到的公式：53求解求解w的步骤的步骤n n1. 1.给给给给C CD D取初值，如取初值，如取初值，如取初值，如C CD D =0.34=0.34n n2. 2.计算计算计算计算w wn nn n3. 3.计算计算计算计算ReRen n4. 4.计算计算计算计算C CD Dn n5. 5.计算计算计算计算w wn+1n+1，判断，判断，判断，判断| |w wn+1n+1-w-wn n | |是否小于或等于设定精度，是则是否小于或等于设定精度，是则是否小于或等于设定精度，是则是否小于或等于设定精度，是则停止计算，停止计算，停止计算，停止计算，否则返回到第否则返回到第否则返回到第否则返回到第2 2步继续迭代计算，直到计算出步继续迭代计算，直到计算出步继续迭代计算，直到计算出步继续迭代计算，直到计算出来的来的来的来的w w满足要求时为止。

即：满足要求时为止即：满足要求时为止即：满足要求时为止即：54求解求解w的步骤的步骤计算计算wnCD取初值，取初值，n=1计算计算Re计算计算CD计算计算wn+1|wn-wn+1|≤ε开始开始n=n+1结束结束w=(wn+wn+1)/255颗粒的大小颗粒的大小n n可取可取100μμm～～300 μμm的颗粒为计算依据的颗粒为计算依据n液滴沉降界限：液滴沉降界限：液滴沉降界限：液滴沉降界限： 在分离器工艺设计中，按某一直径液滴进在分离器工艺设计中，按某一直径液滴进在分离器工艺设计中，按某一直径液滴进在分离器工艺设计中，按某一直径液滴进行沉降分离设计，该液滴的行沉降分离设计，该液滴的行沉降分离设计，该液滴的行沉降分离设计，该液滴的直径下限尺寸直径下限尺寸直径下限尺寸直径下限尺寸称为称为称为称为液滴沉降界限通常取液滴沉降界限通常取液滴沉降界限通常取液滴沉降界限通常取100μm.100μm.100μm.100μm.——SY/ T 0515­1997——SY/ T 0515­1997油气分离器规范油气分离器规范油气分离器规范油气分离器规范GB 50350­2005 油气集输设计规范中规定颗粒直径油气集输设计规范中规定颗粒直径取值为取值为60μm～～100μm56液体停留时间液体停留时间n n停留时间取停留时间取30秒到秒到3分钟；分钟；n n在原油发泡的情况，停留时间可能需要高在原油发泡的情况，停留时间可能需要高达这个数字的四倍。

达这个数字的四倍 两相分离器液相停留时间与分离器的型式和原油两相分离器液相停留时间与分离器的型式和原油两相分离器液相停留时间与分离器的型式和原油两相分离器液相停留时间与分离器的型式和原油物性有关对于立式分离器处理发泡原油时通常物性有关对于立式分离器处理发泡原油时通常物性有关对于立式分离器处理发泡原油时通常物性有关对于立式分离器处理发泡原油时通常取取取取10-20min10-20min10-20min10-20min，非发泡原油通常取，非发泡原油通常取，非发泡原油通常取，非发泡原油通常取2-6min2-6min2-6min2-6min对于卧式分离器处理发泡原油时通常取式分离器处理发泡原油时通常取式分离器处理发泡原油时通常取式分离器处理发泡原油时通常取5-15min5-15min5-15min5-15min，非发，非发，非发，非发泡原油通常取泡原油通常取泡原油通常取泡原油通常取2-4min.2-4min.2-4min.2-4min. ——SY/ T 0515­1997 ——SY/ T 0515­1997油气分离器规范油气分离器规范油气分离器规范油气分离器规范574.2.2.3 两相分离器尺寸设计两相分离器尺寸设计(I) 两相分离器尺寸设计的主要任务是确定两相分离器尺寸设计的主要任务是确定卧式重力分离器、立式重力分离器的卧式重力分离器、立式重力分离器的直径直径和和筒体的筒体的长度（高度）长度（高度）。

58（（1）卧式重力分离器计算）卧式重力分离器计算n n气体负荷约束气体负荷约束n n液体负荷约束液体负荷约束为了便于分离器的液位控制及其它内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部结构设计，一般假设卧式分离器的内容容一半为液体充满一半为液体充满液滴沉降界限为液滴沉降界限为100μμm59①① 气体负荷约束气体负荷约束 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 (4­9)(4­9)60气体负荷约束计算公式的推导气体负荷约束计算公式的推导工作流量工作流量（（m3/s））气体流速气体流速（（m/s））流通面积（流通面积（m））61 颗粒沉降必要条件颗粒沉降必要条件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：气体在卧式分离器的滞留：气体在卧式分离器的滞留：气体在卧式分离器的滞留时间时间时间时间t tg g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的时间的时间t td d。

气体负荷约束计算公式的推导气体负荷约束计算公式的推导62气体负荷约束计算公式的推导气体负荷约束计算公式的推导m63 其中气体负荷约束计算公式的推导气体负荷约束计算公式的推导mmm64气体负荷约束气体负荷约束 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 (4­9)(4­9)(4­10)(4­10)65②液体负荷约束液体负荷约束 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；； mm66液体负荷约束计算公式推导液体负荷约束计算公式推导若液体流量为若液体流量为若液体流量为若液体流量为Q Ql l（（（（mm3 3/d/d），），），），分离器的有效长度分离器的有效长度分离器的有效长度分离器的有效长度为为为为L Leffeff（（（（mm），），），），停留时间为停留时间为停留时间为停留时间为t tr r（（（（minmin），），），），一般卧式一般卧式一般卧式一般卧式分离器的液面控制在分离器的液面控制在分离器的液面控制在分离器的液面控制在d d/2/2处，则有处，则有处，则有处，则有：：m推导公式时注推导公式时注意单位统一意单位统一67③③筒体长度和长径比筒体长度和长径比 L Lssss­——­——分离器筒体长度，分离器筒体长度，分离器筒体长度，分离器筒体长度，mm 长径比：长径比：长径比：长径比： 10 103 3L Lssss/d/d=3=3～～～～5 5对气体负荷：对气体负荷： 对液体负荷：对液体负荷： 68卧式分离器尺寸设计步骤卧式分离器尺寸设计步骤①①计算满足计算满足计算满足计算满足气体负荷气体负荷气体负荷气体负荷约束的约束的约束的约束的d d和和和和L Leffeff②②根据根据根据根据液体负荷液体负荷液体负荷液体负荷计算满足停计算满足停计算满足停计算满足停留时间的留时间的留时间的留时间的d d和和和和L Leffeff③③估算分离器筒体长度估算分离器筒体长度估算分离器筒体长度估算分离器筒体长度④④选择一个合理直径和长度选择一个合理直径和长度选择一个合理直径和长度选择一个合理直径和长度的尺寸的尺寸的尺寸的尺寸P90P90，，，，P92 P92 例例例例4 4－－－－1 1长径比：长径比： Lss/d=3～～569例子例子n n例例4­1 设计卧式分离器的尺寸设计卧式分离器的尺寸n n已知：气体流量已知：气体流量Qg＝＝287530m3/d，气体相，气体相对密度对密度△ △＝＝0.6，原油流量，原油流量QL＝＝318m3/d，原，原油相对密度油相对密度S.G.＝＝0.825，操作压力，操作压力p＝＝6.895MPa（绝），操作温度（绝），操作温度T＝＝289K。

70（（2）立式重力分离器计算）立式重力分离器计算n n气体处理能力计算气体处理能力计算n n液体处理能力计算液体处理能力计算71① 气体负荷约束计算气体负荷约束计算立式分离器示意图立式分离器示意图72① 气体负荷约束计算公式气体负荷约束计算公式dm=100μm73 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，主要基于气气气气体在分离器中的流速必须小于或等于液滴沉降速体在分离器中的流速必须小于或等于液滴沉降速体在分离器中的流速必须小于或等于液滴沉降速体在分离器中的流速必须小于或等于液滴沉降速度度度度① 气体负荷约束计算公式推导气体负荷约束计算公式推导74① 气体负荷约束计算公式推导气体负荷约束计算公式推导（续）（续）其中其中dm=100μm75② 液体负荷约束计算公式液体负荷约束计算公式分离器内液体的高度分离器内液体的高度分离器内液体的高度分离器内液体的高度76② 液体负荷约束计算公式推导液体负荷约束计算公式推导若液体流量为若液体流量为若液体流量为若液体流量为Q Ql l（（（（mm3 3/d/d），），），），分离器液柱高度为分离器液柱高度为分离器液柱高度为分离器液柱高度为h h（（（（mm），），），），停留时间为停留时间为停留时间为停留时间为t tr r（（（（minmin），），），），则有：则有：则有：则有：推导公式时推导公式时注意单位统一注意单位统一77 立式分离器的实用长度必须满足气液分离段长度、立式分离器的实用长度必须满足气液分离段长度、立式分离器的实用长度必须满足气液分离段长度、立式分离器的实用长度必须满足气液分离段长度、丝网除雾长度、排液口下部的长度以及沉降的一定丝网除雾长度、排液口下部的长度以及沉降的一定丝网除雾长度、排液口下部的长度以及沉降的一定丝网除雾长度、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长度立式分离器实用长度长度立式分离器实用长度长度立式分离器实用长度L Lssss下式计算：下式计算：下式计算：下式计算：立式分离器实用长度立式分离器实用长度Lss和长径比和长径比 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3～～5考虑78作作 业业1、推导公式（、推导公式（4­1）、）、 （（4­9）、）、 （（4­11）、）、（（4­13）、）、 （（4­14））2、已知：某气井气体流量、已知：某气井气体流量Qg=3.0×104 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；；操操作压力作压力 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=0.8n n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794.2.2.4 两相分离器尺寸设计（两相分离器尺寸设计（Ⅱ））（（1）液滴的沉降速度）液滴的沉降速度取取60×10­6～～100×10­6m 80表表4­1 流态的划分流态的划分流态流态ReCD层流层流Re≤2过渡流过渡流2

分离器处理能力决定适宜的气流速度分离器处理能力决定于它的外形尺寸于它的外形尺寸86① 气体处理能力计算气体处理能力计算立式分离器工作时，气流和液滴沉降方向立式分离器工作时，气流和液滴沉降方向相反，所以相反，所以液滴能沉降的必要条件是液滴沉液滴能沉降的必要条件是液滴沉降速度降速度w大于气流速度大于气流速度V ，，即即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是指直径为是指直径为60~100μm 液滴的沉降速度液滴的沉降速度 87 考考考考虑虑到到到到液液液液滴滴滴滴沉沉沉沉降降降降速速速速度度度度计计算算算算的的的的假假假假设设条条条条件件件件与与与与实实际际情情情情况况况况有有有有出出出出入入入入，，，，以以以以及及及及气气气气流流流流在在在在分分分分离离离离器器器器沉沉沉沉降降降降部部部部分分分分的的的的不不不不均均均均匀匀匀匀性性性性，，，，故故故故在取允在取允在取允在取允许许气流速度气流速度气流速度气流速度V V时应为时应为: :V V= =η η• •WW 取取取取 η=0.75η=0.75～～～～0.80.8＜＜＜＜1 1 可保证可保证可保证可保证WW＞＞＞＞V V① 气体处理能力计算气体处理能力计算单位换算：单位换算：88在确定分离器直径时，考虑进入分离器的油在确定分离器直径时，考虑进入分离器的油在确定分离器直径时，考虑进入分离器的油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情况，引入气两相比例随时间不断变化这一实际情况，引入气两相比例随时间不断变化这一实际情况，引入气两相比例随时间不断变化这一实际情况，引入载荷波动系数载荷波动系数载荷波动系数载荷波动系数β β，，，，一般一般一般一般β β取取取取 1.5 1.5～～～～2 2。

① 气体处理能力计算气体处理能力计算89②分离器的直径及高度的计算分离器的直径及高度的计算90②分离器的直径及高度的计算分离器的直径及高度的计算式中式中 D立立——分离器直径，分离器直径，m；； qv——标准状态气体流量，标准状态气体流量，m3/h；； T——操作温度，操作温度，K；； Z——气体压缩因子，无因次；气体压缩因子，无因次； W——液滴沉降速度，液滴沉降速度，m/s；； K1——立式分离器修正系数，通常立式分离器修正系数，通常K1=0.8 新手册新手册91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1515m/sm/s，，，，出口速度取为出口速度取为出口速度取为出口速度取为1010m/sm/s效果较好效果较好效果较好效果较好 ③③分离器进口、出口管的计算分离器进口、出口管的计算 92n n已已确确定定立立式式分分离离器器的的主主要要结构构尺尺寸寸，，分分离离器器各各部部分分其其它它尺尺寸寸，，可可参参照照下下述述方方法法确定，确定，见下下图。

④④立式分离器尺寸确定立式分离器尺寸确定93立式分离器的立式分离器的结构尺寸构尺寸l一一天天然然气气出出口口；；2—油油气气进口口 ；；3一一原原油油出出口口；；4—排排污口口；；5－高液位；－高液位；6一低液位一低液位 除除 雾 段段 H1一一 般般 不不 小小 于于 400mm；； 沉沉降降段段H2一一般般取取H2=D 但但不不小于小于lm；； 入入口口分分离离段段 H3一一般般不不小小于于 600mm；； 积积液液段段h由由油油液液在在分分离离器器内内需需要停留的要停留的时间确定；确定； 液液封封段段H4防防止止气气体体窜入入油油管管路路，，其其高高度度一一般般不不小小于于400mm；； 泥泥砂砂储存存段段H5视油油中中含含砂砂量量和和分分离离器器中中是是否否需需要要设置置加加热盘管而定；管而定；分分 离离 器器 的的 总总 高高 度度 H0 一一 般般 为为(3.5~5)D94（（3）卧式分离器尺寸设计）卧式分离器尺寸设计图图图图4­16 4­16 液滴在卧式分离器中的沉降液滴在卧式分离器中的沉降液滴在卧式分离器中的沉降液滴在卧式分离器中的沉降95①①气体处理能力计算气体处理能力计算在在在在卧卧卧卧式式式式分分分分离离离离器器器器中中中中，，，，液液液液滴滴滴滴沉沉沉沉降降降降的的的的必必必必要要要要条条条条件件件件：：：：液液液液滴滴滴滴沉沉沉沉降降降降至至至至集集集集液液液液面面面面所所所所需需需需的的的的时时时时间间间间应应应应小小小小于于于于或或或或等等等等于于于于液液液液滴滴滴滴随随随随气气气气体体体体流过重力沉降部分所需的时间，流过重力沉降部分所需的时间，流过重力沉降部分所需的时间，流过重力沉降部分所需的时间，即即即即96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： ①①气体处理能力计算气体处理能力计算令：令：式中式中 ——面积利用系数。

面积利用系数 V=AW V=AW97②②卧式分离器直径卧式分离器直径计算计算（（4­26））式中式中 K2——气体空间占有的面积分率；气体空间占有的面积分率； K3——气体空间占有的高度分率；气体空间占有的高度分率； K4——长径比，长径比，K4=L/D，，K4按下列条件取值：按下列条件取值： 操作压力操作压力 K4 P≤1.8MPa 3.0 1.8MPa＜＜P≤3.5MPa 4.0 P＞＞3.5MPa 5.09899分分离离器器其其它它各各部部分分尺尺寸寸，，可可参参照照下下述述方方法确定，法确定，见图③③卧式分离器其它尺寸的确定卧式分离器其它尺寸的确定100卧卧卧卧式分离器式分离器式分离器式分离器的的的的结结构尺寸构尺寸构尺寸构尺寸1——1——油气油气油气油气进进口口口口 ；；；；2—2—天然气天然气天然气天然气出出出出口；口；口；口；3—3—油出口油出口油出口油出口入入口段口段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按按结构要求定，但不小于构要求定，但不小于2D液体液体储存段存段h3由液体在分离器内停留由液体在分离器内停留时间确定，通常确定，通常h3=D/2h3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除除雾段段L3由除由除雾器器结构、布置构、布置确确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 1014.2.2.5.立式和卧式分离器之比较立式和卧式分离器之比较 立式重力式分离器的沉降工作面积等于立式重力式分离器的沉降工作面积等于其横截面积其横截面积 立式分离器：立式分离器：1024.2.2.5.立式和卧式分离器之比较立式和卧式分离器之比较卧式分离器：卧式分离器： 卧式重力式分离器的沉降工作面积等卧式重力式分离器的沉降工作面积等于其横截面积的于其横截面积的A倍 1034.2.2.5.立式和卧式分离器之比较立式和卧式分离器之比较üü当两种分离器的直径相同时，在相同的操作条件下，当两种分离器的直径相同时，在相同的操作条件下，当两种分离器的直径相同时，在相同的操作条件下，当两种分离器的直径相同时，在相同的操作条件下，卧式分离器的处理能力为立式分离器的卧式分离器的处理能力为立式分离器的卧式分离器的处理能力为立式分离器的卧式分离器的处理能力为立式分离器的4 4倍。

倍üü立式分离器的空间大，有足够的垂直高度，但气体所立式分离器的空间大，有足够的垂直高度，但气体所立式分离器的空间大，有足够的垂直高度，但气体所立式分离器的空间大，有足够的垂直高度，但气体所携液滴的流动方向与液滴所受重力的方向相反，不利携液滴的流动方向与液滴所受重力的方向相反，不利携液滴的流动方向与液滴所受重力的方向相反，不利携液滴的流动方向与液滴所受重力的方向相反，不利于液滴沉降分离，液面稳定性较卧式为差立式分离于液滴沉降分离，液面稳定性较卧式为差立式分离于液滴沉降分离，液面稳定性较卧式为差立式分离于液滴沉降分离，液面稳定性较卧式为差立式分离器安装占地面积较小主要用于气速相对较大而带液器安装占地面积较小主要用于气速相对较大而带液器安装占地面积较小主要用于气速相对较大而带液器安装占地面积较小主要用于气速相对较大而带液量相对较少，并且允许储液时间较短的场合量相对较少，并且允许储液时间较短的场合量相对较少，并且允许储液时间较短的场合量相对较少，并且允许储液时间较短的场合 104üü 卧式分离器对气体所携液滴的运动方向与液滴所卧式分离器对气体所携液滴的运动方向与液滴所卧式分离器对气体所携液滴的运动方向与液滴所卧式分离器对气体所携液滴的运动方向与液滴所受重力的方向成垂直，有利于沉降分离，其液面波受重力的方向成垂直，有利于沉降分离，其液面波受重力的方向成垂直，有利于沉降分离，其液面波受重力的方向成垂直，有利于沉降分离，其液面波动小、稳定性好。

处理单位气量的成本低于立式分动小、稳定性好处理单位气量的成本低于立式分动小、稳定性好处理单位气量的成本低于立式分动小、稳定性好处理单位气量的成本低于立式分离器卧式分离器安装占地面积较大，脏物的清除离器卧式分离器安装占地面积较大，脏物的清除离器卧式分离器安装占地面积较大，脏物的清除离器卧式分离器安装占地面积较大，脏物的清除不如立式分离器方便主要用于气量相对较小而带不如立式分离器方便主要用于气量相对较小而带不如立式分离器方便主要用于气量相对较小而带不如立式分离器方便主要用于气量相对较小而带液量相对较大，并且要求储液时间较长的场合液量相对较大，并且要求储液时间较长的场合液量相对较大，并且要求储液时间较长的场合液量相对较大，并且要求储液时间较长的场合 4.2.2.5.立式和卧式分离器之比较立式和卧式分离器之比较1054.2.2.6. 除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算 除雾器有多种型式，目前广泛采用的除雾器有多种型式，目前广泛采用的是网垫（或丝网）除雾器主要介绍网垫是网垫（或丝网）除雾器主要介绍网垫除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算n n 允许气体流速允许气体流速n n 除雾器面积除雾器面积n n 除雾器的厚度和压降除雾器的厚度和压降106图图4­2­14 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107（（1）允许气体流速）允许气体流速 经验表明，工作良好的网垫除雾器可从气流经验表明，工作良好的网垫除雾器可从气流经验表明，工作良好的网垫除雾器可从气流经验表明，工作良好的网垫除雾器可从气流中除掉中除掉中除掉中除掉99%99%的直径大于的直径大于的直径大于的直径大于1010μmμm的油滴，允许的最的油滴，允许的最的油滴，允许的最的油滴，允许的最大气体流速大气体流速大气体流速大气体流速u umaxmax(m/s(m/s) )：：：：108 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%1）允许气体流速）允许气体流速109（（2）除雾器面积）除雾器面积 丝网除雾器的面积，根据操作条件下的气体丝网除雾器的面积，根据操作条件下的气体丝网除雾器的面积，根据操作条件下的气体丝网除雾器的面积，根据操作条件下的气体处理量和其操作速度来确定若丝网除雾器为园处理量和其操作速度来确定若丝网除雾器为园处理量和其操作速度来确定若丝网除雾器为园处理量和其操作速度来确定若丝网除雾器为园形，其直径按下式计算形，其直径按下式计算形，其直径按下式计算形，其直径按下式计算式中式中 ug—设计气流速度，设计气流速度，m/s110 除雾器厚度一般取除雾器厚度一般取100～～150mm，，压降压降一般为一般为245.15～～490Pa除除雾器不能器不能处理携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100μm以上的液滴以上的液滴。

3）除雾器厚度和压降）除雾器厚度和压降1114.2.2.8 旋风式分离器旋风式分离器 n n旋风式分离器旋风式分离器的工作原理的工作原理 利用离心力来分离气流中颗粒利用离心力来分离气流中颗粒利用离心力来分离气流中颗粒利用离心力来分离气流中颗粒 112旋风分离器直径及进出口管的计算旋风分离器直径及进出口管的计算 n n由水力损失方程：由水力损失方程：由水力损失方程：由水力损失方程： 由产量公式：由产量公式： 113旋风分离器直径及进出口管的计算旋风分离器直径及进出口管的计算一般取为一般取为55～～180；正常情况下取为；正常情况下取为55～～75CD 由实验确定，一般取由实验确定，一般取180114分离器进口管和出口管的直径分离器进口管和出口管的直径 n n一般取进口速度为一般取进口速度为15～～25m/s；；n n出口速度为出口速度为10～～15m/s 115旋风分离器其它尺寸旋风分离器其它尺寸P104P104图图图图4­184­18116影响旋风分离器效率的因素影响旋风分离器效率的因素n n（（（（1 1）气体进口速度）气体进口速度）气体进口速度）气体进口速度n n（（（（2 2）气液密度差）气液密度差）气液密度差）气液密度差n n（（（（3 3）旋转半径）旋转半径）旋转半径）旋转半径由于离心分离力与气体旋转线速度成二由于离心分离力与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次方关系，因而气体进口的线速度对分离器效果影响很大。

入口线速度一般宜离器效果影响很大入口线速度一般宜在在15～～25m／／s之间因线速过低，分离之间因线速过低，分离力不够，而线速过高则会破坏旋风分离力不够，而线速过高则会破坏旋风分离流动系统的正常压力平衡，并形成局部流动系统的正常压力平衡，并形成局部涡流，产生二次夹带，使分离效率降低涡流，产生二次夹带，使分离效率降低由旋风分离器的分离原理可知，由旋风分离器的分离原理可知，气液密度差越大，分离效果越气液密度差越大，分离效果越好由旋风分离器的气流状态好由旋风分离器的气流状态可知，旋风分离器适用于气液可知，旋风分离器适用于气液（或气、固）分离，而对于油（或气、固）分离，而对于油水两根相的分离则不宜于采用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，基本上可除去的旋风分离器，基本上可除去40μm以上的液滴或机械微粒以上的液滴或机械微粒由向心力的公式可知，旋转半径越大，由向心力的公式可知，旋转半径越大，由向心力的公式可知，旋转半径越大，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较大时，设计离心力越小当处理气量较大时，设计离心力越小当处理气量较大时，设计离心力越小。

当处理气量较大时，设计计算所得的分离器直径也较大，故旋转计算所得的分离器直径也较大，故旋转计算所得的分离器直径也较大，故旋转计算所得的分离器直径也较大，故旋转半径不宜超过半径不宜超过半径不宜超过半径不宜超过0.50.5mm，，，，否则需提高气流入否则需提高气流入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口线速当用于大气量时可采用多个旋口线速当用于大气量时可采用多个旋口线速当用于大气量时可采用多个旋风分离器当用于小气量或负荷波动较风分离器当用于小气量或负荷波动较风分离器当用于小气量或负荷波动较风分离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大时，则可采用可调节多管式旋风分离大时，则可采用可调节多管式旋风分离大时，则可采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器由于多管式旋风分离器的每根旋风器由于多管式旋风分离器的每根旋风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，可在气流线速子，其旋转半径均较小，可在气流线速子，其旋转半径均较小，可在气流线速子，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能力较低的情况下获得较大的气液分离能力。

较低的情况下获得较大的气液分离能力较低的情况下获得较大的气液分离能力117影响旋风分离器效率的因素（续）影响旋风分离器效率的因素（续）n n虽然旋风分离器体积小、效率高，但它的虽然旋风分离器体积小、效率高，但它的分离效果对流速很敏感，因而一般要求旋分离效果对流速很敏感，因而一般要求旋风分离器的处理负荷相对稳定，不适应负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，这就限制了旋风分离荷波动较大的场合，这就限制了旋风分离器在负荷波动较大的集输站场与单井集气器在负荷波动较大的集输站场与单井集气站中的应用站中的应用1184.3 三相分离器三相分离器n n三相分离器的结构；三相分离器的结构；n n油水界面控制；油水界面控制；n n工艺计算工艺计算119一、三相分离器的结构一、三相分离器的结构图图4­20 卧式三相分离器结构（卧式三相分离器结构（1））1201. 三相卧式分离器三相卧式分离器 如图如图如图如图4­204­20所示，所示，所示，所示，是一个带有界面控是一个带有界面控是一个带有界面控是一个带有界面控制器和堰板的典型制器和堰板的典型制器和堰板的典型制器和堰板的典型卧式分离器。

堰板卧式分离器堰板卧式分离器堰板卧式分离器堰板保持油位，液位控保持油位，液位控保持油位，液位控保持油位，液位控制器保持水位油制器保持水位油制器保持水位油制器保持水位油掠过堰板，堰板下掠过堰板，堰板下掠过堰板，堰板下掠过堰板，堰板下游的油位由液位控游的油位由液位控游的油位由液位控游的油位由液位控制器来控制，排油制器来控制，排油制器来控制，排油制器来控制，排油阀又由液位控制器阀又由液位控制器阀又由液位控制器阀又由液位控制器来操纵 121是按是按是按是按“ “槽和堰槽和堰槽和堰槽和堰” ”设设设设计的卧式分离器，这种结计的卧式分离器，这种结计的卧式分离器，这种结计的卧式分离器，这种结构就不需要液体界面控制构就不需要液体界面控制构就不需要液体界面控制构就不需要液体界面控制器，在堰板处液位的控制，器，在堰板处液位的控制，器，在堰板处液位的控制，器，在堰板处液位的控制，是用简单的变位浮子来实是用简单的变位浮子来实是用简单的变位浮子来实是用简单的变位浮子来实现的而油槽内的液位是现的而油槽内的液位是现的而油槽内的液位是现的而油槽内的液位是由一个能操纵放油阀的液由一个能操纵放油阀的液由一个能操纵放油阀的液由一个能操纵放油阀的液位控制器来控制的。

水从位控制器来控制的水从位控制器来控制的水从位控制器来控制的水从油槽下面流过，然后再流油槽下面流过，然后再流油槽下面流过，然后再流油槽下面流过，然后再流过水堰板，水液位是由一过水堰板，水液位是由一过水堰板，水液位是由一过水堰板，水液位是由一个能操纵放水阀的液位控个能操纵放水阀的液位控个能操纵放水阀的液位控个能操纵放水阀的液位控制器来操纵的制器来操纵的制器来操纵的制器来操纵的1. 三相卧式分离器三相卧式分离器图图图图4­21 4­21 卧式三相分离器结构（卧式三相分离器结构（卧式三相分离器结构（卧式三相分离器结构（2 2））））1222、立式三相分离器、立式三相分离器 如图如图如图如图4­234­23所示，是一立式所示，是一立式所示，是一立式所示，是一立式三相分离器结构示意图一个三相分离器结构示意图一个三相分离器结构示意图一个三相分离器结构示意图一个降液管用来输送液体，不致干降液管用来输送液体，不致干降液管用来输送液体，不致干降液管用来输送液体，不致干扰撇沫作用的产生一个连通扰撇沫作用的产生一个连通扰撇沫作用的产生一个连通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管用来平衡下段和气体分离段管用来平衡下段和气体分离段管用来平衡下段和气体分离段的压力。

分配器或降液管出口的压力分配器或降液管出口的压力分配器或降液管出口的压力分配器或降液管出口位于油水界面处位于油水界面处位于油水界面处位于油水界面处 在处理含固体颗粒的油气在处理含固体颗粒的油气在处理含固体颗粒的油气在处理含固体颗粒的油气水分离时，可设计成锥体底部，水分离时，可设计成锥体底部，水分离时，可设计成锥体底部，水分离时，可设计成锥体底部，与水平线成与水平线成与水平线成与水平线成45450 0或或或或60600 0角度图图4­23 立式三相分离器结构立式三相分离器结构123二、油水界面检测二、油水界面检测n n油水界面检则方法；油水界面检则方法；n n液位控制液位控制1241. 油水界面检则方法油水界面检则方法油水界面检测方法主要有电阻法、电容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三相法、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，造成测量误差，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方法已很现电阻法和电容法测量油水界面的方法已很少使用 125（（1）微差压法）微差压法 是是利利用用差差压压计计，，接接受受油油水水界界面面变变化化所所引引起起原原油油和和水水静静水水压压差差的的变变化化来来操操纵纵出出水水阀的开度，实现油水界面的控制。

阀的开度，实现油水界面的控制126微差压法的优点是克服电极接触油水介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，无论油水界面质造成的腐蚀、结垢的影响，无论油水界面是否明显，都能够正常工作缺点是油水相是否明显，都能够正常工作缺点是油水相对密度差要求大于对密度差要求大于0.1，否则微差压计不能，否则微差压计不能正常工作正常工作1）微差压法）微差压法127（（2）短波吸收法）短波吸收法 短波吸收法是将电能以电磁波的形式传到油水介质中，短波吸收法是将电能以电磁波的形式传到油水介质中，短波吸收法是将电能以电磁波的形式传到油水介质中，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、水吸收电能的差异来测量两种介质的量，从而控制根据油、水吸收电能的差异来测量两种介质的量，从而控制根据油、水吸收电能的差异来测量两种介质的量，从而控制根据油、水吸收电能的差异来测量两种介质的量，从而控制油水界面油水界面油水界面油水界面目前，在油田采用的油水界面变送器，能消除低频干扰，目前，在油田采用的油水界面变送器，能消除低频干扰，目前，在油田采用的油水界面变送器，能消除低频干扰，目前，在油田采用的油水界面变送器，能消除低频干扰，适用不同工况下介质的使用。

适用不同工况下介质的使用适用不同工况下介质的使用适用不同工况下介质的使用短短短短波波波波吸吸吸吸收收收收法法法法法法法法的的的的优优优优点点点点是是是是克克克克服服服服了了了了电电电电极极极极易易易易腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀、、、、结结结结垢垢垢垢、、、、挂挂挂挂油油油油等现象，界面控制稳定可靠等现象，界面控制稳定可靠等现象，界面控制稳定可靠等现象，界面控制稳定可靠 缺点缺点缺点缺点是成本高，需要专门人员进行仪表的维护保养是成本高，需要专门人员进行仪表的维护保养是成本高，需要专门人员进行仪表的维护保养是成本高，需要专门人员进行仪表的维护保养1282. 液位控制液位控制 图图图图4­244­24表示在立式分离器内通常采用的三种不同的表示在立式分离器内通常采用的三种不同的表示在立式分离器内通常采用的三种不同的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液面控制方法液面控制方法液面控制方法 129三、三相分离器计算三、三相分离器计算 两两相相分分离离器器的的设设计计原原则则和和各各种种计计算算公公式式同样适用于三相分离器的油气分离部分同样适用于三相分离器的油气分离部分 水水中中油油滴滴和和油油中中水水滴滴在在分分离离器器内内的的运运动动一一般般在在层层流流范范围围内内，，油油水水两两相相的的分分离离沉沉降降分分离可用斯托克斯方程计算。

离可用斯托克斯方程计算130三、三相分离器计算三、三相分离器计算131三、三相分离器计算三、三相分离器计算 式中式中 D——三相分离器直径，三相分离器直径，m；； Qm——混合液体积流量，混合液体积流量，m3/h；； tr——混合液停留时间，混合液停留时间，min；； Leff——分离有效长度，分离有效长度，m分离器直径分离器直径D计算应计算应先设定分离有效长度先设定分离有效长度Leff值，然后代入该值，然后代入该公式计算公式计算D，并使，并使Leff/D=3～～5若设定Leff和和D的关系不在的关系不在此范围，需重新设定此范围，需重新设定Leff进行计算，使之进行计算，使之符合符合Leff/D=3～～5三相分离器直径计算：三相分离器直径计算：132三、三相分离器计算三、三相分离器计算n混合液体积流量计算：混合液体积流量计算： 式中式中 Qm——混合液体积流量，混合液体积流量，m3/h；； Q0——油的质量流量，油的质量流量，kg/h；； Qw——水或醇的水溶液质量流量，水或醇的水溶液质量流量，kg/h；； ρ0——油的密度，油的密度，kg/m3；； ρw——水或醇的水溶液密度，水或醇的水溶液密度，kg/h。

133三、三相分离器计算三、三相分离器计算n油液层厚度计算：油液层厚度计算： 式中式中 h0——油液层厚度，油液层厚度，m；； g——重力加速度，重力加速度，m/s2，，g=9.18m/s2；； t r——混合液停留时间，混合液停留时间，min；； ρw——水或醇的水溶液密度，水或醇的水溶液密度，kg/m3；； ρo——油的密度，油的密度，kg/m3；； μo——油的动力粘度，油的动力粘度，Pa·s混合液停留时混合液停留时间，一般取为间，一般取为10～～20min，水，水滴粘度按滴粘度按100μm考虑考虑134 式中式中 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；； μ—连续相的粘度，连续相的粘度，Pa·s；； ρw—水的密度，水的密度，kg/m3三、三相分离器计算三、三相分离器计算135 由由于于油油的的粘粘度度远远大大于于水水的的粘粘度度，，一一般般为为水水的的5～～20倍倍或或更更高高一一些些，，故故从从水水中中分分出出油油滴滴要要比比从从油油中中分分出出水水珠珠容容易易得得多多，，三三相相分分离离器器的的设设计计常常以以从从原原油油中除去水滴为主要依据。

中除去水滴为主要依据一一般般希希望望分分离离器器能能将将500μm粒粒径径的的水水珠珠从从油油中中分分离离出出来来，，若若能能达达到到上上述述要要求求，，则则不不加加添添加加剂剂一一般般就能使原油含水率降至就能使原油含水率降至5％～％～10％左右三、三相分离器计算三、三相分离器计算136为为了了保保证证水水中中油油滴滴或或油油中中水水滴滴有有适适当当的的时时间间碰碰撞撞结结合合成成较较大大的的油油滴滴或或水水滴滴以以便便分分离离，，在在设设计计分分离离器器时时，，油油水水两两相相所所需需的的滞滞留留时时间间同同样样是是个个重重要要因因素素在在没没有有特特别别要要求求的的情情况况下下，，推推荐荐滞滞留留时时间间为为10min；；若若油油水水密密度度差差很很小小，，分分离离温温度度又又很很低低（（如如 15℃左左右右）），，则则滞滞留留时时间间可可增增至至20～～30min三、三相分离器计算三、三相分离器计算1374.4 典型分离器的结构典型分离器的结构n立式油气分离器；立式油气分离器；n卧式油气分离器；卧式油气分离器；n卧式三相分离器卧式三相分离器138一、立式油气分离器一、立式油气分离器如图所示，是一典型立式油气分离器的结如图所示，是一典型立式油气分离器的结构示意图。

构示意图139立式油气分离器立式油气分离器I—初步分离段；初步分离段；II—沉降段；沉降段；III—积液段积液段1—壳壳体体；；2—分分流流汇管管；；3—浮浮子子；；4—排排液液管管；；5—折折流流板板；；6—油油气气混混合合物物入入口口；；7—自自立立式式压力力调节阀；；8—气气体体出出口口；；9—气气体体整整流流板板；；10—波波纹除除雾器器；；11—液液面面调节器器；；12—原原油油出出口口；；13—排排污水水；；14—人人孔；孔；15—堵堵头结构特点：结构特点：• 多层拆流板多层拆流板• 气流整流板气流整流板• 波纹板除雾器波纹板除雾器140二、卧式油气分离器二、卧式油气分离器 如图如图 所示为一典型卧式分离器，所示为一典型卧式分离器，适用于含气量较高的油气混合物适用于含气量较高的油气混合物141 卧式油气分离器卧式油气分离器卧式油气分离器卧式油气分离器1—1—离心式分流器；离心式分流器；离心式分流器；离心式分流器；2—2—整流器；整流器；整流器；整流器；3—3—网垫除雾器；网垫除雾器；网垫除雾器；网垫除雾器；4—4—气体出口；气体出口；气体出口；气体出口；5—5—气液隔板；气液隔板；气液隔板；气液隔板；6—6—原油出口；原油出口；原油出口；原油出口；7—7—防涡排油管；防涡排油管；防涡排油管；防涡排油管；8—8—堰板堰板堰板堰板特点：特点：•离心式入口离心式入口•气相整流器气相整流器•网垫除雾器网垫除雾器142三、三相分离器三、三相分离器如图所示为河南油田双河联合站一高效如图所示为河南油田双河联合站一高效三相分离器。

三相分离器φ3000×10600，，最大处理液最大处理液量度量度1350t/d，，原油含水率原油含水率70%，工作温度，工作温度57~59℃，压力，压力0.3~0.4MPa143 高效油气三相分离器示意高效油气三相分离器示意 特点：特点：•倒置浅箱式进料分配倒置浅箱式进料分配器器•金属压延微孔填料作金属压延微孔填料作聚结材料聚结材料•双层隔板式的变油水双层隔板式的变油水界面控制界面控制•预脱气技术预脱气技术144卧式三相分离器卧式三相分离器结构构1—混混合合物物入入口口；；2—入入口口分分流流器器；；3—安安全全阀；；4—保保安安装装置置接接口口；；5—除除雾器器；；6—原原油油脱脱气气区区；；7—快快速速液液位位调节器器；；8—压力力表表；；9—仪表表用用气气出出口口；；10—气气体体出出口口；；11—液液位位计；；12—膜膜片片阀；；13—污水水出出口口；；14—防防涡流流板板；；15—排排污口；口；16—原油出口原油出口。