《第2章 油气水分离技术1PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第2章 油气水分离技术1PPT讲稿.ppt（126页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2章 油气水分离技术11第1页，共126页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 油气分离工艺油气分离工艺油气分离方式油气分离方式平衡分离计算平衡分离计算分离级数的选择分离级数的选择分离压力的选择分离压力的选择油气分离系统方案设计油气分离系统方案设计2第2页，共126页，编辑于2022年，星期一一、油气分离方式一、油气分离方式油油气气分分离离是是油油气气处处理理工工艺艺的的主主要要环环节节之之一一。对对海海上上油油田田，选选择择合合理理的的油油气气分分离离工工艺艺通通常常是是对对产产品品原原油油收收率率、设设备备费费用用和和系系统统操操作性能的作性能的优优化。化。分分离离设设备备要要具具有有
2、良良好好的的分分离离效效果果，即即希希望望由由分分离离器器分分离离出出的的气气体体中中尽尽量量少少带带液液滴滴，脱气后的原油中尽量少脱气后的原油中尽量少带带气泡。气泡。油气分离包括平衡分离和机械分离。油气分离包括平衡分离和机械分离。3第3页，共126页，编辑于2022年，星期一1.平衡分离平衡分离平平衡衡分分离离的的依依据据是是相相平平衡衡原原理理，组组分分一一定定的的油油气气混混合合物物在在某某一一压压力力和和温温度度下下，系系统统处处于于平平衡衡状状态态时时，就就形形成成一一定定比比例例和和组组成成的的液液相相和和气气相相，这这种种现现象象称称为为平平衡衡分分离离。平平衡衡分分离离是是一一
3、个个自自发发的的过过程程，它它也也是是决决定定油气最油气最终终的收率和的收率和质质量的关量的关键过键过程。程。平平衡衡分分离离可可分分为为一一次次分分离离、连连续续分分离离和和多多级分离三种基本方式。级分离三种基本方式。4第4页，共126页，编辑于2022年，星期一（1）一次分离）一次分离一一次次分分离离是是指指在在系系统统中中，气气液液两两相相在在一一直直保保持持接接触触的的条条件件下下逐逐渐渐降降低低压压力力，气气体体也也逐逐渐渐从从液液体体中中逸逸出出，最最后后流流入入常常压压罐罐，并并在罐中一次把气液分开。在罐中一次把气液分开。由由于于这这种种分分离离方方式式有有大大量量的的气气体体从
4、从常常压压罐罐中中排排出出并并携携带带走走大大量量液液体体，增增加加原原油油的的损损耗耗，同同时时油油气气流流一一次次降降压压，进进常常压压罐罐时时冲冲击击很大，故很大，故实际实际生生产产中并不采用。中并不采用。5第5页，共126页，编辑于2022年，星期一（2）连续分离）连续分离连连续续分分离离是是指指系系统统压压力力降降低低过过程程中中，在在不不扰扰动动液液体体的的条条件件下下，不不断断地地将将逸逸出出的的平平衡衡气气排排出出，直直至至压压力力降降到到常常压压，平平衡衡气气也也排排净净，剩下的液体，剩下的液体进进入入常常压压罐。罐。连连续续分分离离也也称称为为微微分分分分离离，在在实实际际
5、生生产产中中也很也很难实现难实现。6第6页，共126页，编辑于2022年，星期一（3）多级分离）多级分离 多多级级分分离离是是指指保保持持系系统统中中两两相相接接触触的的条条件件下下，降降低低其其压压力力到到某某一一数数值值时时，停停止止降降压压，把把降降压压过过程程中中析析出出的的气气体体排排出出。脱脱出出气气体体后后的的液液体体继继续续沿沿管管路路流流动动，降降压压到到另另一一较较低低压压力力时时，又又停停止止降降压压，把把该该段段降降压压过过程程中中平平衡衡气气排排出出，如如此此反反复复，直直至至系系统统压压力力降降低低到到常常压压为为止止。每每排排一次气，即一次气，即为为一一级级分离；
6、排几次气即分离；排几次气即为为几几级级分离。分离。油油气气一一般般总总是是在在常常压压罐罐内内进进行行最最后后的的分分离离，因因此此，一一个个油油气气分分离离器器和和一一个个油油罐罐是是二二级级分分离离，串串联联的的两两个个油油气气分分离离器器和和一一个个油油罐罐是是三三级级分分离离。多多级级分分离离通通常是指三常是指三级级以上的分离作以上的分离作业业。7第7页，共126页，编辑于2022年，星期一2.机械分离机械分离把把形形成成的的液液相相和和气气相相用用机机械械的的方方法法分分开开，称称为为机机械械分分离离。机机械械分分离离把把平平衡衡分分离离的的两两相相分分成成独独立立的的系系统统并并用
7、用不不同同的的管管路路分分别输别输送。送。机机械械分分离离是是对对平平衡衡分分离离的的两两相相进进行行的的一一项项加加工工过过程程。即即便便是是在在理理想想的的情情况况下下，也也只只能能使使平平衡衡条条件件下下的的两两相相彻彻底底分分开开，并并不不能能对对平平衡衡分分离离所所决决定定的的收收率率和和质质量量加以提高。加以提高。8第8页，共126页，编辑于2022年，星期一二、平衡分离计算二、平衡分离计算油气两相平衡计算油气两相平衡计算油气水三相平衡计算油气水三相平衡计算9第9页，共126页，编辑于2022年，星期一1.油气两相平衡计算油气两相平衡计算相平衡方程：相平衡方程：物料平衡方程：物料平
8、衡方程：10第10页，共126页，编辑于2022年，星期一2.油气水三相平衡计算油气水三相平衡计算相平衡方程：相平衡方程：物料平衡方程：物料平衡方程：11第11页，共126页，编辑于2022年，星期一三、分离级数的选择三、分离级数的选择 1.分离分离级级数的数的选择选择原原则则 从从理理论论上上分分析析，分分离离级级数数愈愈多多，最最终终液液体体收收获获量量愈愈多多，但但过过多多地地增增加加分分离离级级数数会会造造成成投投资资和和操操作作费费用用大大幅幅度度上上升升，而而且且超超过过三三级级或或四四级级分分离离，原原油油收收率率的的增增加加幅幅度度则则越来越小。所以越来越小。所以应该应该合理合
9、理选择选择分离分离级级数。数。12第12页，共126页，编辑于2022年，星期一三、分离级数的选择三、分离级数的选择 1.分离分离级级数的数的选择选择原原则则 （1）根根据据气气油油比比的的高高低低来来选选择择，气气油油比比高高应应增增多多分分离离级级数；数；（2）根据井口根据井口压压力力进进行行选择选择，井口，井口压压力高的力高的应应增多增多级级数；数；（3）根根据据原原油油的的相相对对密密度度进进行行选选择择，随随着着相相对对密密度度的降低，的降低，应应适当增加适当增加级级数。数。国国内内外外长长期期实实践践证证明明，对对于于一一般般油油田田采采用用三三级级或或四四级级分分离离，经经济济效
10、效果果最最好好；对对于于气气油油比比低低的的低低压压油油田田（压压力低于力低于0.7MPa）则则采用二采用二级级分离分离经济经济效果最佳。效果最佳。13第13页，共126页，编辑于2022年，星期一三、分离级数的选择三、分离级数的选择 2.推荐分离推荐分离级级数数 油油气气分分离离的的分分离离级级数数应应根根据据油油气气集集输输系系统统压压力力和和油油气气组组成成综综合合考考虑虑确确定定，有有关关资资料料一一般般都都推推荐荐分分离离级级数数为为24级级。（1）二二级级分分离离：大大多多数数用用于于原原油油相相对对密密度度高高、气气油油比比低低和和自自喷喷压压力力低的油田；依靠地低的油田；依靠地
11、层压层压力力进进行油气分离行油气分离时时，压压力低于力低于0.7MPa的油田。的油田。（2）三三级级分分离离：大大多多用用于于中中等等相相对对密密度度原原油油，中中等等到到高高气气油油比和中等井口比和中等井口压压力（力（0.73.5MPa）的油田。的油田。（3）四四级级分分离离：大大多多用用于于低低相相对对密密度度原原油油、高高气气油油比比和和高高自自喷喷压力的油田，井口压力高于压力的油田，井口压力高于 3.5MPa的油田。的油田。14第14页，共126页，编辑于2022年，星期一四、分离压力的选择四、分离压力的选择 1.分离分离压压力的力的选择选择原原则则 选选择择分分离离压压力力时时，要要
12、考考虑虑石石油油组组成成和和油油井井井井口口压压力力，各各油油田田的的井井口口压压力力和和组组成成变变化化范范围围很很大大，无无法法提提出出适适合合具具体体情情况况的的各各级级最最优优压压力力的的计计算算公公式式，最最好好拟拟定定多多种种分分离离方方案，案，进进行行闪闪蒸分离的模蒸分离的模拟拟相平衡相平衡计计算，算，择优选择择优选择。一一般般来来说说，采采用用三三级级分分离离时时，一一级级压压力力范范围围控控制制在在0.73.5MPa，二二级级分分离离压压力力范范围围为为0.070.55MPa，若若井口井口压压力高于力高于3.5MPa，就就应应考考虑虑采用四采用四级级分离。分离。15第15页，
13、共126页，编辑于2022年，星期一四、分离压力的选择四、分离压力的选择 2.分离分离压压力的力的计计算算 各各级级分分离离压压力力还还没没有有精精确确的的计计算算公公式式，一一般般采采用用经经验验公公式式来来确确定定多多级级分分离离各各级级间间的的压压力力比比R。其经验公式如下式所示：其经验公式如下式所示：n分离级数分离级数;p1,，p2各级间的操作压力，各级间的操作压力，MPa。16第16页，共126页，编辑于2022年，星期一五、油气分离系统方案设计五、油气分离系统方案设计海上油气分离系统设计应考虑的问题海上油气分离系统设计应考虑的问题 典型油气水分离系统分析典型油气水分离系统分析 17
14、第17页，共126页，编辑于2022年，星期一1.油气分离系统设计应考虑的问题油气分离系统设计应考虑的问题 对对于于海海上上油油田田，在在确确定定分分离离系系统统方方案案时时，与与陆陆地地油油田田有有所所不不同同，有有其其特特殊殊的的限限制制和和要要求。求。（1）海上平台受到限制）海上平台受到限制 一一般般情情况况下下，减减少少分分离离级级数数，节节省省平平台台空空间间比比提提高高液液体体原原油油收收率率更更为为经经济济。增增加加设设备备，加加大大平平台台甲甲板板面面积积，会会显显著著地地增增加加支支撑撑上上部部设设施施的的下下部部结结构构质质量量。按按经经验验，平平台台上上部部设设备备每每增
15、增加加1t，下下部部导导管管架架和和钢钢结结构构要要增增加加13t钢钢材材，随随之之带带来来了了海海上上安安装装费费用用的的增增加。加。18第18页，共126页，编辑于2022年，星期一（2）井口流）井口流压变压变化大化大 井井口口流流压压决决定定了了最最高高级级分分离离的的最最大大操操作作压压力力，井井口口流流压压高高，要要求求分分离离级级数数多多一一些些。海海上上油油田田开开采采速速度度较较快快，井井口口流流压压递递减减也也较较快快，对对分分离离级级数数影影响响很很大大。因因此此，在在确确定定分分离离级级数数方方案案时时，不不仅仅要要考考虑虑油油田田初初期期的的井井口口流流压压，还还要要考
16、考虑虑油油田田寿寿命命期期间间流流压压的的递递减减规规律律。一一个个新新油油田田开开发发，往往往往要要对对分分离离级级数数和和分分离离压压力力作作综综合合的的评评价价。如如果果在在一一个个平平台台上上有有不不同同压压力力级级别别的的井井组组，可分可分别进别进入入相当相当压压力分离器。力分离器。1.油气分离系统设计应考虑的问题油气分离系统设计应考虑的问题19第19页，共126页，编辑于2022年，星期一1.油气分离系统设计应考虑的问题油气分离系统设计应考虑的问题（3）井流特性和）井流特性和输输出条件的限制出条件的限制 通通常常较较轻轻质质的的原原油油含含有有较较多多的的C4,C5和和C6，并并具
17、具有有较较高高的的气气油油比比，分分离离级级数数可可以以多多一一些些。反反之之，分分离离级级数数可可以少一些。一般情况不超以少一些。一般情况不超过过三三级级。分分离离级级数数与与原原油油中中转转站站设设置置地地点点也也有有关关系系。如如选选用用全全海海式式集集输输方方式式（中中转转站站设设在在海海上上），由由运运输输油油轮轮装装载载外外运运，要要求求产产品品原原油油蒸蒸气气压压为为50 80kPa，这这是是装装油油作作业业安安全全的的要要求求。如如选选用用半半海海半半陆陆式式集集输输方方式式（中中转转站站设设在在陆陆上上），平平台台上上原原油油要要经经海海底底管管道道输输送送上上岸岸，平平台台
18、原原油油可可不完全脱气，通常不完全脱气，通常输输出原油的蒸气出原油的蒸气压压不大于不大于680kPa。20第20页，共126页，编辑于2022年，星期一1.油气分离系统设计应考虑的问题油气分离系统设计应考虑的问题（4）设备设备并并联联系列和系列和备备用用 海海上上油油田田受受平平台台甲甲板板和和经经济济的的限限制制，考考虑虑分分离离系系统统并并联联列列数数时时，一一般般不不设设备备用用，仅仅在在处处理理能能力力上上留留有有一一定定的的余余量量。但但是是平平台台上上的的分分离离器器要要受受到到几几何何尺尺寸寸和和吊吊装装重重量量的的限限制制，不能不能过过分地加大分离器的直径和分地加大分离器的直径
19、和长长度。度。21第21页，共126页，编辑于2022年，星期一2.典型油气水分离系统分析典型油气水分离系统分析根根据据各各油油田田油油、水水、伴伴生生气气的的物物理理化化学学性性质质和和砂砂、所所含含杂杂质质、含含水水率率、产产量量等等的的不不同同，所所选选的工的工艺艺流程各有差异。流程各有差异。典型的三典型的三级级油气分离系油气分离系统统含有原油含有原油稳稳定工定工艺艺的三的三级级油气分离系油气分离系统统渤中渤中34-2/4E油田的油气分离系油田的油气分离系统统22第22页，共126页，编辑于2022年，星期一（1）典型的三）典型的三级级油气分离系油气分离系统统 1高高压压分离器；分离器；
20、2低低压压分离器；分离器；3油罐油罐23第23页，共126页，编辑于2022年，星期一典型三典型三级级油气分离系油气分离系统统的特点的特点在在油油气气分分离离器器入入口口处处增增加加了了原原油油加加热热器器，提提高高了了分分离离原原油油的的温温度度，降低了原油的粘度，有利于稠油的油气分离降低了原油的粘度，有利于稠油的油气分离处处理。理。采用三采用三级级分离所得到的原油收率高、密度小。分离所得到的原油收率高、密度小。采用三采用三级级分离得到的天然气量少，重分离得到的天然气量少，重组组分在气体中的比例小。分在气体中的比例小。采用三采用三级级分离能充分利用地分离能充分利用地层层能量，减少能量，减少输
21、输送成本。送成本。由由于于增增加加了了原原油油加加热热器器，使使原原油油流流动动阻阻力力增增大大，压压力力损损失失增增加加，所所以以在在一一级级分分离离器器出出口口处处，增增加加了了一一台台输输油油泵泵，以以提提高高原原油油的的压压力力，保保证证了了原原油油在在最最佳佳的的分分离离压压力力下下进进人人第第二二级级分分离离器器，提提高分离效果。高分离效果。24第24页，共126页，编辑于2022年，星期一典型三典型三级级油气分离系油气分离系统统的适用条件的适用条件该该分分离离系系统统适适用用于于中中等等井井口口压压力力、中中等等原原油密度和中等气油比的情况；油密度和中等气油比的情况；由由于于采采
22、用用了了原原油油加加热热器器降降低低原原油油粘粘度度，可可用于原油粘度用于原油粘度较较高的情况。高的情况。25第25页，共126页，编辑于2022年，星期一（2）含有原油）含有原油稳稳定的三定的三级级油气分离系油气分离系统统1来来自自井井口口的的油油气气混混合合物物；2油油气气分分离离器器；3平平衡衡气气；4,7原油；原油；5原油原油稳稳定塔；定塔；6闪闪蒸气；蒸气；8储储液罐；液罐；9输输油油泵泵26第26页，共126页，编辑于2022年，星期一含有原油含有原油稳稳定的油气分离系定的油气分离系统统的特点的特点采采用用了了高高、中中、低低压压三三级级分分离离，提提高高了了原原油的分离效果。油的
23、分离效果。在在油油罐罐前前设设置置负负压压闪闪蒸蒸装装置置，避避免免了了大大量量的气体的气体进进入入油罐，增加了原油收率。油罐，增加了原油收率。该该系系统统适适用用于于气气油油比比较较高高的的油油气气混混合合物物的的分离。分离。27第27页，共126页，编辑于2022年，星期一（3）渤中）渤中34-2/4E油田的油气分离系油田的油气分离系统统1，3原原油油加加热热器器；2一一级级分分离离器器；4二二级级分分离离器器；5电脱水器电脱水器28第28页，共126页，编辑于2022年，星期一渤中渤中34-2/4E油田油气分离系油田油气分离系统统的特点的特点只只经过经过两两级级油气分离；油气分离；在在一
24、一级级和和二二级级油油气气分分离离器器前前都都安安装装了了原原油油加加热热器，用以提高原油的温度；器，用以提高原油的温度；经经过过两两级级油油气气分分离离后后的的原原油油，再再输输人人到到电电脱水器脱水器进进行原油脱水。行原油脱水。29第29页，共126页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 油气分离器的功能和类型油气分离器的功能和类型油气分离器的功能油气分离器的功能对油气分离器的要求对油气分离器的要求油气分离器的类型油气分离器的类型30第30页，共126页，编辑于2022年，星期一一、油气分离器的功能一、油气分离器的功能实现油、气、水三相基本分离；实现油、气、水三相基本分离；脱除气相中所夹
25、带的液沫；脱除气相中所夹带的液沫；脱除液相中所包含的气泡；脱除液相中所包含的气泡；脱除油中的水和水中的油；脱除油中的水和水中的油；引引出出分分离离的的油油、气气、水水三三相相，不不允允许许有有重重新夹带掺混的机会。新夹带掺混的机会。31第31页，共126页，编辑于2022年，星期一二、对油气分离器的要求二、对油气分离器的要求有有足足够够的的液液体体体体积积容容量量，能能处处理理油油井井口口和和（或）出油管的不稳定液流；（或）出油管的不稳定液流；有有足足够够大大的的容容器器直直径径和和高高度度或或长长度度，能能将将大部分液体从气中分离出来；大部分液体从气中分离出来；要要有有捕捕集集油油雾雾的的除
26、除雾雾器器，以以捕捕捉捉二二次次分分离离后气体中更小的液滴；后气体中更小的液滴；要有要有压压力和液面控制。力和液面控制。32第32页，共126页，编辑于2022年，星期一三、油气分离器的类型三、油气分离器的类型按其外形可分为：卧式分离器、立式分离按其外形可分为：卧式分离器、立式分离器、球形分离器；器、球形分离器；按分离器的功能分为：两相分离器、三相按分离器的功能分为：两相分离器、三相分离器；分离器；按实现分离利用的能量可分为：重力式、按实现分离利用的能量可分为：重力式、离心式和混合式等。离心式和混合式等。33第33页，共126页，编辑于2022年，星期一1.卧式分离器卧式分离器34第34页，共
27、126页，编辑于2022年，星期一2、立式分离器、立式分离器35第35页，共126页，编辑于2022年，星期一卧式分离器和立式分离器在油气田广泛采卧式分离器和立式分离器在油气田广泛采用作为油气分离的主要设备。用作为油气分离的主要设备。适应流量和油气比范围大；适应流量和油气比范围大；压力、温度范围较宽；压力、温度范围较宽；结构简单。结构简单。2、立式分离器、立式分离器36第36页，共126页，编辑于2022年，星期一3、其它分离器、其它分离器球形分离器；球形分离器；卧式双筒分离器；卧式双筒分离器；旋风分离器；旋风分离器；过滤分离器。过滤分离器。37第37页，共126页，编辑于2022年，星期一（
28、1）球形分离器）球形分离器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不被采用。，它在油气田设施上通常不被采用。38第38页，共126页，编辑于2022年，星期一（2）卧式双筒分离器）卧式双筒分离器 适用液体流量小的工况；有利于排污；制造难度适用液体流量小的工况；有利于排污；制造难度增大，建设费用较高。增大，建设费用较高。39第39页，共126页，编辑于2022年，星期一（3）旋风分离器）旋风分离器旋风分离器的原理主要依靠油气混合旋风分离器的
29、原理主要依靠油气混合物作回转运动时产生的离心力使油气分离。物作回转运动时产生的离心力使油气分离。处理量大、结构简单，可除去处理量大、结构简单，可除去5m以上以上的液滴；的液滴；但它对流速很敏感，要求处理负荷相但它对流速很敏感，要求处理负荷相对稳定，常作为重力式分离器的入口对稳定，常作为重力式分离器的入口分流器。分流器。40第40页，共126页，编辑于2022年，星期一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41第41页，共126页，编辑于2022年，星期一（4）过滤分离器）过
30、滤分离器42第42页，共126页，编辑于2022年，星期一过滤分离器主要用于从气体中除油。常用过滤分离器主要用于从气体中除油。常用的过滤元件有纤维制品、金属丝网、陶瓷的过滤元件有纤维制品、金属丝网、陶瓷和泡沫塑料等。和泡沫塑料等。一般在过滤分离器前均应有一级分离器作一般在过滤分离器前均应有一级分离器作初步分离。初步分离。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2m的的微粒，微粒，99%地脱除小到地脱除小到0.5 m的微粒；的微粒；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
31、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43第43页，共126页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 油气两相分离器油气两相分离器分离器的结构和工作过程分离器的结构和工作过程两相分离器的内部构件两相分离器的内部构件两相分离器的工艺计算两相分离器的工艺计算44第44页，共126页，编辑于2022年，星期一一、分离器的结构和工作过程一、分离器的结构和工作过程立式重力分离器立式重力分离器卧式重力分离器卧式重力分离器45第45页，共126页，编辑于2022年，星期一1.立式重力分离器立式重力分离器 立式分离器的立式分离器的主体为一立式圆筒主体为一立式圆筒
32、体，气液混合物一体，气液混合物一般从筒体的中段进般从筒体的中段进入，顶部为气流出入，顶部为气流出口，底部为液体出口，底部为液体出口，基本结构和分口，基本结构和分离过程如右图所示。离过程如右图所示。46第46页，共126页，编辑于2022年，星期一 初初级级分分离离段段气气液液入入口口处处，由由于于物物流流速速度度突突然然降降低低，成成股股状状的的液液体体或或大大的的液液滴滴被被分分离离出出来来直直接接沉沉降降到到积积液液段段。为为了了提提高高初初级级分分离离的的效效果果，常常增增设设入入口口挡挡板板或或采采用切线入口方式。用切线入口方式。沉沉降降段段经经初初级级分分离离后后的的气气流流携携带带
33、着着较较小小的的液液滴滴向向气气流流出出口口以以较较低低的的流流速速向向上上流流动动，液液滴滴则则向向下下沉沉降降。分分离离效效果果取取决决于于气气体体和和液液体体的的特特性性、液液滴滴尺尺寸寸及及气气流流的平均流速与扰动程度。的平均流速与扰动程度。1.立式重力分离器立式重力分离器47第47页，共126页，编辑于2022年，星期一 积积液液段段主主要要收收集集液液体体。为为减减少少流流动动气气流流对对已已沉沉降降液液体体扰扰动动，一一般般积积液液段段应应有有足足够够的的容容积积，以以保保证证液液体体中中的的气气体体能能脱脱离离液液体体。为防止气体旋涡，应保留一段液封。为防止气体旋涡，应保留一段
34、液封。除除雾雾段段主主要要设设置置在在紧紧靠靠气气体体出出口口前前，用用于于捕捕集集沉沉降降段段未未能能分分离离出出来来的的较较小小液液滴滴（10100m）。微微小小液液滴滴在在此此发发生生碰碰撞撞、凝聚，最后结合成较大液滴下降沉至积液段凝聚，最后结合成较大液滴下降沉至积液段。1.立式重力分离器立式重力分离器48第48页，共126页，编辑于2022年，星期一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；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动方向相反；动方向相反；液滴沉降面积与分离器截面面积相等。液滴沉降面积与分离器截面面积相等。
35、1.立式重力分离器立式重力分离器49第49页，共126页，编辑于2022年，星期一占地面积小，容易清除筒体内污物；占地面积小，容易清除筒体内污物；便于实现液位自动控制；便于实现液位自动控制；适合于含固体杂质较多的混合物和处理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；含液量较大的气体；但单位处理量成本高于卧式。但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50第50页，共126页，编辑于2022年，星期一2.卧式分离器卧式分离器卧式重力分离器的主体为一卧式圆筒体，气流一卧式重力分离器的主体为一卧式圆筒体，气流一端进入，另一端流出，液相由底部流出，分离过程与端进入，另
36、一端流出，液相由底部流出，分离过程与立式分离器大致相同，基本结构如下图所示。立式分离器大致相同，基本结构如下图所示。51第51页，共126页，编辑于2022年，星期一 初初级级分分离离段段可可具具有有不不同同的的入入口口形形式式，其其目目的的也也在在于于对对气气液液进进行行初初级级分分离离，除除了了入入口口挡挡板板外外，有有的的在在入入口口内内增增设设一一个个小小内内旋器，在入口对气旋器，在入口对气液进行旋风分离。液进行旋风分离。沉沉降降段段是是气气体体与与液液滴滴实实现现重重力力分分离离的的主主体体，气气流流水水平平流流动动与与液液滴滴下下沉沉成成90夹夹角角，对液滴下降阻力小于立式分离器。
37、对液滴下降阻力小于立式分离器。2.卧式分离器卧式分离器52第52页，共126页，编辑于2022年，星期一 积积液液段段设设计计常常需需考考虑虑液液体体在在分分离离器器的的停停留留时时间间，一一般般储储存存高高度度按按分分离离器器直直径径的的一一半半考考虑虑。在在水水平平筒筒体体的的底底部部有有泥泥沙沙等等污物，排污比立式分离器困难。污物，排污比立式分离器困难。除除雾雾段段可可设设置置在在筒筒体体内内，也也可可设设置置在筒体上部紧接气体出口处。在筒体上部紧接气体出口处。2.卧式分离器卧式分离器53第53页，共126页，编辑于2022年，星期一以重力沉降分离为主，辅以碰撞、离心以重力沉降分离为主，
38、辅以碰撞、离心分离；分离；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；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54第54页，共126页，编辑于2022年，星期一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：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；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；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
39、易排污。排污。55第55页，共126页，编辑于2022年，星期一二、两相分离器的内部构件二、两相分离器的内部构件 分分离离器器的的外外壳壳为为内内部部承承受受压压力力的的容容器器。它它是是一一个个园园形形筒筒体体，两两端端有有通通常常是是椭椭球球形形或或球球形形的的封封头头。筒筒体体及及封封头头的的壁壁厚厚，按按高高压压容容器器设设计计的的要要求求及及方方法法设设计计成成有有足足够够的的厚厚度度，以以承承受受高高的的压压力力，下下面面主主要要介介绍绍分分离离器器的的内内部构件。部构件。56第56页，共126页，编辑于2022年，星期一二、两相分离器的内部构件二、两相分离器的内部构件进口转向器；
40、进口转向器；除沫板；除沫板；除雾器；除雾器；气相整流件；气相整流件；气液挡板。气液挡板。57第57页，共126页，编辑于2022年，星期一1.进口转向器进口转向器58第58页，共126页，编辑于2022年，星期一 进进口口转转向向器器有有很很多多型型式式。上上图图表表示示常常用用进口装置的两种基本类型。进口装置的两种基本类型。第第一一种种是是导导流流档档板板，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。
41、使使用用半半球球形形或或维维形形的的装装置置，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乳化的问题。或乳化的问题。1.进口转向器进口转向器59第59页，共126页，编辑于2022年，星期一 第第二二种种装装置置是是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，内内筒筒的的直直径径不不大大于于分分离离
42、器器直直径的径的2/3。1.进口转向器进口转向器60第60页，共126页，编辑于2022年，星期一2.除沫板除沫板 当当气气泡泡从从液液体体中中逸逸放放出出来来时时，在在气气液液界界面面可可能能形形成成泡泡沫沫，使使泡泡沫沫流流经经一一系系列列倾倾斜斜的的平平行行板板片片或或管管束束，由由于于润润湿湿表表面面的的吸吸附附作作用用和和狭狭缝缝的的整整流流作作用促使雾沫分离用促使雾沫分离。61第61页，共126页，编辑于2022年，星期一3.除雾器除雾器 为为了了除除去去100m 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了了除除雾雾器器。除除雾雾器器能能除除去去100
43、10m 直直径径的的液液滴滴，其其效效率率可可达达99。除除雾雾器器主主要要有有三三种种类类型型，如图下图所示。如图下图所示。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62第62页，共126页，编辑于2022年，星期一网网垫垫除除雾雾器器由由直直径径0.120.25mm的的不不锈锈钢钢丝丝网网组成，一般厚度在组成，一般厚度在75180mm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，其其作作用用在于增大液滴在圆筒表面的聚结面积；在于增大液滴在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
44、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板碰撞而聚结在波纹板上被分离出来。纹板碰撞而聚结在波纹板上被分离出来。3.除雾器除雾器63第63页，共126页，编辑于2022年，星期一4.气相整流件气相整流件 当气液初步分离后，当气液初步分离后，气相处于紊流状态对液滴气相处于紊流状态对液滴的自然重力沉降不利。在的自然重力沉降不利。在分离器某一长度内分离器某一长度内设置一系设置一系列并有适当间距的平行薄板列并有适当间距的平行薄板，气体通过狭窄的平行间隙，气体通过狭窄的平行间隙，作层状流动，促进了气相作层状流动，促进了
45、气相中液滴的重力沉降。中液滴的重力沉降。该构该构件在气相负荷高、气速较大的件在气相负荷高、气速较大的场合十分有用。场合十分有用。64第64页，共126页，编辑于2022年，星期一5.气液挡板气液挡板气液挡板结构十分简气液挡板结构十分简单，但是对分离器操作单，但是对分离器操作有大影响的元件。挡板有大影响的元件。挡板位置一般略高于控液面位置一般略高于控液面或与液面平行。有以下或与液面平行。有以下功能：功能：防止气相窜入液相和激防止气相窜入液相和激起液相飞溅；起液相飞溅；保持液面的稳定，有利保持液面的稳定，有利于油水自然沉降分离。于油水自然沉降分离。65第65页，共126页，编辑于2022年，星期一
46、三、两相分离器的工艺计算三、两相分离器的工艺计算液滴的沉降速度液滴的沉降速度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（）气体处理能力的比较气体处理能力的比较除雾器的工艺计算除雾器的工艺计算两相分离器的工艺计算步骤两相分离器的工艺计算步骤66第66页，共126页，编辑于2022年，星期一1.液滴的沉降速度液滴的沉降速度为为简简化化液液滴滴匀匀速速沉沉降降速速度度计计算算公公式式的的推推导导，假，假设设：（1）液液滴滴为为球形；球形；（2）液液滴滴与与液液滴滴、液液滴滴与与分分离离器器壁壁等等构件构件间间没有作用力；没有作用力；（3）气气体体在在沉沉降降部部
47、分分内内的的流流动动是是稳稳定定的，任一点的流速不随的，任一点的流速不随时间时间而而变变化。化。67第67页，共126页，编辑于2022年，星期一 d液滴直径，液滴直径，m；l液滴的密度，液滴的密度，kg/m3；g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F68第68页，共126页，编辑于2022年，星期一CD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R69第69页，共126页，编辑于2022年，星期一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70第70页
48、，共126页，编辑于2022年，星期一液滴的沉降速度液滴的沉降速度71第71页，共126页，编辑于2022年，星期一 阻力系数与雷诺数的关系图阻力系数与雷诺数的关系图72第72页，共126页，编辑于2022年，星期一阻力系数与雷诺数的关系式阻力系数与雷诺数的关系式73第73页，共126页，编辑于2022年，星期一（1）斯托克斯（）斯托克斯（Stokes）公式公式如如果果围围绕绕颗颗粒粒（液液滴滴）的的流流动动是是层层流流，也也就就是是在在低低雷雷诺诺数数（Re2）情情况况下下的的流流动动，阻阻力力系系数数CD=24/Re；将将其其代代入入到到颗颗粒粒沉沉降降的的一一般般表达式中，最后可得到：表
49、达式中，最后可得到：74第74页，共126页，编辑于2022年，星期一（2）气液分离的临界气体流速气液分离的临界气体流速 对对于于生生产产设设施施的的设设计计，Stokes公公式式用用于于气气液液分分离离误误差差较较大大，气气液液分分离离的的临临界界气气体体流流速速用用下式计算：下式计算：75第75页，共126页，编辑于2022年，星期一（2）气液分离的临界气体流速气液分离的临界气体流速dm液滴的直径，液滴的直径，m;g气体粘度，气体粘度，mPas。76第76页，共126页，编辑于2022年，星期一2.两相分离器尺寸设计（两相分离器尺寸设计（）两相分离器尺寸设计的主要任务是确定两相分离器尺寸设
50、计的主要任务是确定卧式重力分离器、立式重力分离器的直径卧式重力分离器、立式重力分离器的直径和筒体的长度。和筒体的长度。77第77页，共126页，编辑于2022年，星期一（1）卧式重力分离器计算）卧式重力分离器计算气体处理能力计算气体处理能力计算液体处理能力计算液体处理能力计算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一半为液体充满。容一半为液体充满。78第78页，共126页，编辑于2022年，星期一 气体处理能力计算气体处理能力计算卧式分离器的液滴沉降示意图卧式分离器的液滴沉降示意图79第79页，共12