分离器结构尺寸计算油气集输课程设计

1、题目：分离器结构尺寸计算题目：分离器结构尺寸计算油气集输课程设计油气集输课程设计n基础数据基础数据n例题例题基础数据 原油组成、油气混合物处理量、停留时间、分离温度原油组成、油气混合物处理量、停留时间、分离温度分离级数：二级分离分离级数：二级分离分离压力：初级分离压力（单号：分离压力：初级分离压力（单号：3.4mpa，双号：，双号：3.2mpa） 二级分离压力（单号：二级分离压力（单号：0.7mpa，双号：，双号：0.5mpa） 分离器类型：一级分离用卧式，二级分离用立式分离器类型：一级分离用卧式，二级分离用立式卧式分离器：排油口高度与直径之比卧式分离器：排油口高度与直径之比y/2r=0.1，

2、液面控制于，液面控制于 直径一半处直径一半处载荷波动因子：单号载荷波动因子：单号6.1双号双号5 . 1（精度要求（精度要求0.001)油气混合物处理量：油气混合物处理量： 14号号160 t/d 58号号165 t/d 912号号170 t/d 1316号号175 t/d1720 号号180 t/d 2124号号185 t/d 2528号号190 t/d 2932号号195 t/d 3336号号200 t/d 分离温度：分离温度：47 (110号）；号）； 48 (1120号）；号）； 49 (2130号）；号）； 50 (3140号）。号）。停留时间停留时间 ： 单号单号1.6min 双号

3、双号1.8min原油组成原油组成（1、6 、11 、16 、21、 26、 31 、36 号）号）组成组成质量质量wi ，g分子量分子量 mic1c2c3c4c5c6c7+53.99.913.712.69.619.1881.2163044587286287合计合计1000学号：学号：2、7、12、17、22、27、32组成组成质量质量wi，g分子量分子量 mic1c2c3c4c5c6c7+55.97.913.712.69.619.1881.2163044587286287合计合计1000原油组成原油组成学号：学号：3、8、13、18、23、28、33组成组成质量质量wi ， g分子量分子量 m

4、ic1c2c3c4c5c6c7+55.99.911.712.69.619.1881.2163044587286287合计合计1000原油组成原油组成学号：学号：4、9、14、19、24、29、34组成组成质量质量wi ，g分子量分子量 mic1c2c3c4c5c6c7+53.97.913.714.69.619.1881.2163044587286287合计合计1000原油组成原油组成学号：学号：5、10、 15、 20、 25 、30、 35 组成组成质量质量wi ，g分子量分子量 mic1c2c3c4c5c6c7+53.97.913.716.67.619.1881.2163044587286

5、287合计合计1000原油组成原油组成其他同学其他同学组成组成质量质量wi ，g分子量分子量 mic1c2c3c4c5c6c7+53.99.913.712.69.615.1885.2163044587286287合计合计1000原油组成原油组成例题一例题一 (p135) 已知：石油的质量组成、庚烷已知：石油的质量组成、庚烷以上假组分的分子量为以上假组分的分子量为287，相，相对密度为对密度为0.9065 试求试求:1kg石油在石油在13.6mpa 103条件下平衡时，气液相的质量条件下平衡时，气液相的质量及组成及组成组成组成质量质量wi ，g分子量分子量 mic1c2c3c4c5c6c7+53

6、.99.913.712.69.619.1881.2163044587286287合计合计1000例题一组成组成质量质量wi ，g分子量分子量 mi克分子数克分子数ni分子分数分子分数c1c2c3c4c5c6c7+53.99.913.712.69.619.1881.21630445872862873.36880.33000.31140.21720.13330.22213.07040.44020.04310.04070.02840.01740.0290.4012合计合计10007.65321.0000iiinnz解解：（：（1）由质量组成计算石油的分子组成）由质量组成计算石油的分子组成（2）气液相

7、平衡计算）气液相平衡计算 假设石油体系的克分子数为假设石油体系的克分子数为1,液相摩尔分数为液相摩尔分数为l=0.79,气相的气相的摩尔分数为摩尔分数为v=0.21,进行猜算（进行猜算（k由由129-131页查出）页查出）例题一组成组成体系中的体系中的分子分数分子分数zi13.6mpa 103平衡常数平衡常数ki液相中的分子分数液相中的分子分数xi气相中的分子分数气相中的分子分数yiyi=kixic1c2c3c4c5c6c7+0.44020.04310.04070.02840.01740.0290.40122.851.170.680.410.2440.150.0160.31700.04160.

8、04360.03240.02070.03530.5057合计合计1.00000.9963iiivklzx另设另设l=0.7783 v=0.2217 ,重复上述计算重复上述计算例题一组成组成xiyic1c2c3c4c5c6c7+0.31220.04160.04380.03270.02090.03580.51310.88970.04860.02980.01340.00510.00540.0082合计合计1.00011.0002（3）气液相的质量计算）气液相的质量计算例题一组成组成体系中体系中组分组分 i 的的质量质量 wi ，g体系中组体系中组分分 i 的分的分子分数子分数zi液相中组液相中组分分

9、 i 的分的分子分数子分数 xi组分组分 i 在在液相中液相中的克分的克分子分数子分数 xil组分组分 i 液液相与体系相与体系克分子数克分子数之比之比组分组分 i 在在液相中的液相中的质量质量组分组分 i 在气在气相中的质量相中的质量wgi=wi-wlic1c2c3c4c5c6c7+53.99.913.712.69.619.1881.20.44020.04310.04070.02870.01740.0290.40120.31220.04160.04380.03270.02090.03580.51310.24300.03240.03410.02550.01630.02790.39930.552

10、00.75120.83760.89610.93490.96080.995429.757.4411.4711.298.9718.35877.1324.152.462.231.310.630.754.07合计合计10001.00001.0001964.4035.60iizlxiiiliwzlxw 例题二(p137)例二例二 以例一平衡气液相的数据，求气液相密度以例一平衡气液相的数据，求气液相密度(工程标准状态工程标准状态)解（解（1）气体密度）气体密度:由例一中气相组成，求气体的分子量由例一中气相组成，求气体的分子量组成组成yimiyimic1c2c3c4c5c6c7+0.88970.04860.

11、02980.01340.00510.00540.0082163044587286114(按按c8取取)11.23521.45801.31120.77720.36720.46440.9348合计合计1.000219.5480p137由表中数据可求出标准状态下气体密度为由表中数据可求出标准状态下气体密度为（2）液体密度）液体密度(工程标准状态工程标准状态)由由sandingkatz求液体密度计算过程见下表求液体密度计算过程见下表3kg/m8725. 04 .220002. 15480.19g例题二组成组成液相重质量液相重质量 g密度密度 g/cm3容积容积 cm3c1c2c3c4c5c6 c7+2

12、9.757.4411.4711.298.9718.35877.130.50080.56710.62160.65780.906522.9019.9114.4327.90967.60合计合计964.401052.74例题二由表可知：丙烷以上组分质量由表可知：丙烷以上组分质量=927.21 g 丙烷以上组分密度丙烷以上组分密度=927.21/1052.74=0.8808 g/cm3=934.65 g乙烷占乙烷以上组分（包含乙烷）的：乙烷占乙烷以上组分（包含乙烷）的：质量百分数质量百分数=（7.44/934.65）100%=0.796%甲烷占总质量的质量百分数甲烷占总质量的质量百分数=（29.75/9

13、64.4）100%=3.08%由图由图2-7(p83)查的液相在工程标准状态下的密度为查的液相在工程标准状态下的密度为0.846 g/cm3包括丙烷包括丙烷例题三分离条件下原油密度分离条件下原油密度按下式按下式计算计算2000132. 0828. 1l2020tltl20l式中式中tl20时原油的密度，时原油的密度，kg/m3；t时原油的密度，时原油的密度，kg/m3；常数。常数。例题四 若若20口日产口日产10t油气混和物共用一套油气分离器，各级的分离条件、油气混和物共用一套油气分离器，各级的分离条件、气液相质量和密度见气液相质量和密度见263页例表页例表2。原油在分离器中要求停留。原油在分

14、离器中要求停留1.5min，一级，一级分离器选用卧式分离器，二级用立式，试计算分离器的基本尺寸。若采用分离器选用卧式分离器，二级用立式，试计算分离器的基本尺寸。若采用网垫除雾器，试计算所需面积和厚度。网垫除雾器，试计算所需面积和厚度。 解：（一）分离器基本尺寸的计算解：（一）分离器基本尺寸的计算 由由263页例表页例表2可知在可知在3.4mpa，49下，单井产油量下，单井产油量9398.06kg/d，密度，密度870kg/m3 单井产气量单井产气量601.94kg/ ,密度密度0.8246kg/m3。（1）分离条件下原油密度的计算（按下式计算）分离条件下原油密度的计算（按下式计算） 68. 0

15、87000132. 0828. 100132. 0828. 120l320kg/m850204968. 087020tltl初选分离器直径初选分离器直径d=0.6m，长，长l=3m， k1 =5 例题四dm2218506 .9398203lq（2）分离器的原油处理量）分离器的原油处理量（3）设：分离器长细比）设：分离器长细比k1 =l/d=4.5(35)；载荷波动系数；载荷波动系数=1.5；排油；排油口高度与直径之比口高度与直径之比y/2r=0.1,由由4-3表查得，表查得，n1=0.052,液面控制于卧式分液面控制于卧式分离器直径的一半处，即离器直径的一半处，即y/2r=0.5，n2=0.5

16、,按下式分离器的直径为按下式分离器的直径为602. 0052. 05 . 05 . 43605 . 15 . 12213603/13/1211nnktqdtm71. 2602. 05 . 41dkl 例题四原油在分离器的实际停留时间原油在分离器的实际停留时间min65. 15 . 1221052. 05 . 056 . 036036031213lqnnkdt（4）校核气体处理量）校核气体处理量 天然气的相对密度天然气的相对密度 求天然气的临界参数：临界压力求天然气的临界参数：临界压力 /dnm219008246. 05 . 194.601203gsq6377. 0293. 18246. 0gm

17、pa7 . 4106377. 05 .103 .55104 .103 .5555 . 055 . 0gcp例题四临界温度临界温度k2026377. 023812238125 . 05 . 0gct对比压力对比压力72. 07 . 44 . 3crppp对比温度对比温度594. 120249273crttt压缩因子按下式计算压缩因子按下式计算958. 072. 06 . 0594. 134. 016 . 034. 01rrptz分离条件下气体密度分离条件下气体密度3kg/m5 .24958. 0492731013. 02734 . 38246. 0tzpptssgsg例题四分离条件下气体粘度按下

18、式计算分离条件下气体粘度按下式计算05. 6492736 .10636377. 02781. 057. 26 .10632781. 057. 2txg352. 105. 604. 011. 104. 011. 1xy01167. 0492738 . 16377. 058.3774 .12210492736377. 01844. 077. 7415. 28 . 158.3774 .122101844. 077. 7415. 245 . 145 . 1ttcggspa101.22smpa0122. 010005 .2405. 6exp01147. 01000exp-5352. 1yggxc 例题四

19、阿基米德准数，（按阿基米德准数，（按222页阿基米德准数计算）页阿基米德准数计算）6 .13311022. 15 .248 . 95 .248501025342213ggrgda由表由表4-2知，油滴沉降流态处于过渡区，雷诺数为知，油滴沉降流态处于过渡区，雷诺数为03.266 .1331153. 0153. 0714. 0714. 0rear油滴匀速沉降速度按式油滴匀速沉降速度按式4-5计算计算m/s129. 05 .241010003.261022. 165gegodrw同直径立式分离器的允许气体流速按式同直径立式分离器的允许气体流速按式4-15计算计算m/s0903. 0129. 07 .

20、 07 . 0ogvww例题四卧式分离器的气体处理能力按式卧式分离器的气体处理能力按式4-20计算，并取分离器有效长度为计算，并取分离器有效长度为0.7倍圆筒长度倍圆筒长度/dnm1053. 15 . 1958. 0492731013. 02734 . 30903. 07 . 036 . 06785835gsq所选所选600300mm卧式分离器的允许气体处理量大于实际气体处理量，故满足要求卧式分离器的允许气体处理量大于实际气体处理量，故满足要求2.二级立式分离器基本尺寸的计算二级立式分离器基本尺寸的计算 由由263页例表页例表2知：知：0.44mpa，49下下，平衡液相量为，平衡液相量为920

21、7.28kg/d，密，密度度880kg/m3，平衡气相量，平衡气相量190.79kg/d，密度，密度1.1513kg/m321900nm3/d例题四（1）分离条件下原油密度计算）分离条件下原油密度计算667. 088000132. 0828. 131kg/m8612049667. 0880（2）分离器的原油处理量）分离器的原油处理量/dm9 .21386128.9207203lq（3）设分离器直径为）设分离器直径为0.7m，满足停留时间要求的控制液位，满足停留时间要求的控制液位h至出口至出口高度按下式计算高度按下式计算m869. 07 . 011305 . 15 . 1213113022dtq

22、hl例题四（4）校核气体处理能力）校核气体处理能力分离器的实际气体处理量为分离器的实际气体处理量为/dnm49701513. 15 . 179.190203gsq按与卧式分离器相同的方法可求得按与卧式分离器相同的方法可求得m/s162. 0m/s232. 0,276. 9,86.313aspa1007. 1kg/m28. 4,99. 0r53gvoeggwwrz，立式分离器的气体处理能力按式立式分离器的气体处理能力按式3-67计算计算/dnm133585 . 199. 0492731013. 027344. 0612. 07 . 06785832gsq气体处理能力大于实际处理量，满足要求气体处

23、理能力大于实际处理量，满足要求例题四确定立式分离器直径后，分离器的其他尺寸可参考下述方法确定确定立式分离器直径后，分离器的其他尺寸可参考下述方法确定除雾分离段除雾分离段h1：对于水平安装的丝网除雾器，我国推荐一般不小于：对于水平安装的丝网除雾器，我国推荐一般不小于400mm沉降分离段沉降分离段h2：一般取：一般取h2=d，但不小于，但不小于1m。入口分离段入口分离段h3：一般不小于：一般不小于600mm。液体储存段液体储存段h：由原油在分离器内需要停留的时间确定。：由原油在分离器内需要停留的时间确定。液封段液封段h4：防止气体窜入原油管路，其高度一般不小于：防止气体窜入原油管路，其高度一般不小

24、于400mm泥沙储存段泥沙储存段h5：视原油含砂量和分离器中是否需设置加热保温盘管而定：视原油含砂量和分离器中是否需设置加热保温盘管而定立式分离器的总高度立式分离器的总高度h0：一般为（：一般为（3.55）d例如本例题中例如本例题中：选：选h=0.9m，h1=0.6m，h2=1.2m，h3=0.8m，h5=0.2m则分离器总高度则分离器总高度h=0.9+0.6+1.2+0.8+0.2=3.7m立式分离器的结构尺寸立式分离器的结构尺寸h1高液位高液位h2h3h4h5h低液位低液位天然气出口天然气出口油气入口油气入口原油出口原油出口排污口排污口h0例题四确定卧式分离器直径后，分离器的其他尺寸可参考下述方法确定确定卧式分离器直径后，分离器的其他尺寸可参考下述方法确定入口分离段入口分离段l1：由入口形式确定，但不小于：由入口形式确定，但不小于1m。沉降分离段沉降分离段l2：按要求确定，但不小于：按要求确定，但不小于2d。除雾分离段除雾分离段l3：由构件布置确定。：由构件布置确定。液体储存段液体储存段h3：由原油在分离器内需要