分离器结构及工作原理ppt课件

分离器,重庆科技学院石油工程学院制作,1,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,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；g、L分别为操作条件下气体和颗粒的密度，kg/m3g重力加速度，m/s2w颗粒或液滴在气体中的沉降速度，m/sCD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/Re2Re500:CD=18.5Re-0.6500Re2105:CD=0.34Re2105: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10100m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10100m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（2080）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（300800）10-6m，且雷诺数2Re500时，n=0.6，a=18.51，则以上方程变为下列式：3.当颗粒直径大于（300800）10-6m，且雷诺数500Re1500时，CD=0.44，则以上方程变为下列式：将以上公式制为图表便可得下图，通过此图，可查得在不同压力下，水滴的沉降速度w与其直径d的关系。,第四节分离设备的工艺计算,第四节分离设备的工艺计算,4.3立式重力式分离器的尺寸设计1.分离器直径及高度的计算,第四节分离设备的工艺计算,2.分离器进出口直径的计算取进口速度v1为15m/s取出口速度为v2为10m/s,第四节分离设备的工艺计算,4.4卧式重力式分离器尺寸设计,第四节分离设备的工艺计算,计算公式：由上图得到：而：代入上式有：令：得：,第四节分离设备的工艺计算,以上公式中：Q操作条件下流体体积流量，m3/s；L卧式分离器长度，m；D卧式分离器直径，m；截面积利用系数，0.80.95；w颗粒或液滴在气体中的沉降速度，m/s。,第四节分离设备的工艺计算,4.5立式与卧式分离器的比较设颗粒沉降的有效面积（颗粒沉降的工作面积）:则：立式分离器卧式分离器结论：当直径相同时，卧式分离器的效率就比立式分离器的效率高。,第四节分离设备的工艺计算,4.7旋风式分离器定义：利用离心力来分离气流中颗粒的分离器原理：利用离心力过程：,第四节分离设备的工艺计算,颗粒分离规律：假定：颗粒作匀速运动，即：离心力阻力联立求解：,第四节分离设备的工艺计算,讨论：1.当颗粒直径不大于（2080）10-6m，且雷诺数Re2时，n=1，a=24，则方程变为：2.当颗粒直径小于（300800）10-6m，且雷诺数2Re500时，n=0.6，a=18.51，则方程变为：,第四节分离设备的工艺计算,3.当颗粒直径大于（300800）10-6m，且雷诺数500Re1500时，CD=0.44，则方程变为：,第四节分离设备的工艺计算,旋风式分离器与重力式分离器的比较离心力作用下的分离速度比重力作用下的分离速度大倍，其中m=1,0.71,0.5。,分离速度的影响因素：d、L、g、介质及分离器的结构和尺寸。,第四节分离设备的工艺计算,影响旋风分离效率的因素气体进口速度：1525m/s气液密度差：不适于油水两液分离旋转半径：不宜超过0.5m（旋风子）,第四节分离设备的工艺计算,4.8旋风分离器直径及进出口管计算1.计算公式：Qn为标准状态下的流量而：,第四节分离设备的工艺计算,2.计算过程：令K1（1.266)，计算D取出口管线直径0.67D，进口管线0.47D验算进口流速是否在1525m/s，出口流速是否在515m/s，筒体流速在2.454.43m/s，否则另取K值直到合乎要求。,第四节分离设备的工艺计算,4.9丝网除雾器的工艺计算效果：除雾效率可达99%构成：圆形或扁形的耐腐蚀的金属丝编织而成机理：接头聚集，重力沉降压力降：如无固体颗粒，则可忽视,第四节分离设备的工艺计算,流速：流速大则不易落下，小则不易碰撞一般取：式中：K系数，与液体的粘度、表面张力、丝网的比表面积以及气体中液沫的含量等因素有关，对于标准型丝网，可取K=0.116面积：根据气体处理量和流速确定。,练习,一、是非题1旋风分离器的分离效果优于重力式分离器。（）2油气在分离过程中，主要依靠重力、离心力及粘着力来完成的。（）3在相同条件下卧式分离器的分离效率差于立式分离器。（）4由于原油分离级数越多，分离效果越好，所以分离级数是越多越好。（）5油气分离的过程中增加停留时间可提高脱水效果。（）6应用蒸汽或溶剂是从分离器中有效地解决石蜡沉淀在分离器的办法。（）,练习,二、填空题1油气分离器的操作标准中，操作液位由安装在油出口管线上的（）来控制。A压力表B液位计C压力调节阀D液位调节阀2