第4章 油气分离设备第2节-1

1、1 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2 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3 立式分离器的主体为一立式圆筒体，立式分离器的主体为一立式圆筒体，气液混合物一般从筒体的中段进入，顶部气液混合物一般从筒体的中段进入，顶部为气流出口，底部为液体出口，基本结构为气流出口，底部为液体出口，基本结构和分离过程如图和分离过程如图4-2-1所示。所示。 4图图4-2-1 立式重力分离器结构示意图立式重力分离器结构示意图5 初级分离段初级分离段气液入口处，由于物流速度突气液入口处，由于物流速度突

2、然降低，成股状的液体或大的液滴被分离出来直然降低，成股状的液体或大的液滴被分离出来直接沉降到积液段。为了提高初级分离的效果，常接沉降到积液段。为了提高初级分离的效果，常增设入口挡板或采用切线入口方式。增设入口挡板或采用切线入口方式。 沉降段沉降段经初级分离后的气流携带着较小的经初级分离后的气流携带着较小的液滴向气流出口以较低的流速向上流动，液滴则液滴向气流出口以较低的流速向上流动，液滴则向下沉降。分离效果取决于气体和液体的特性、向下沉降。分离效果取决于气体和液体的特性、液滴尺寸及气流的平均流速与扰动程度。液滴尺寸及气流的平均流速与扰动程度。6 积液段积液段主要收集液体。为减少流动气主要收集液体

3、。为减少流动气流对已沉降液体扰动，一般积液段应有足够流对已沉降液体扰动，一般积液段应有足够的容积，以保证液体中的气体能脱离液体。的容积，以保证液体中的气体能脱离液体。为防止气体旋涡，应保留一段液封。为防止气体旋涡，应保留一段液封。除雾段除雾段主要设置在紧靠气体出口前，主要设置在紧靠气体出口前，用于捕集沉降段未能分离出来的较小液滴用于捕集沉降段未能分离出来的较小液滴（10100m）。）。微小液滴在此发生碰撞、微小液滴在此发生碰撞、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。7 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

4、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。8 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。9卧式重力分离器的主体为一卧式圆筒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，液相由体，气流一端进入，另一端流出，液相由底部流出，分离过程与立式分离器

5、大致相底部流出，分离过程与立式分离器大致相同，基本结构如图同，基本结构如图4-2-2所示。所示。 10图图4-2-2 卧式分离器结构示意图卧式分离器结构示意图11 初级分离段初级分离段可具有不同的入口形式，可具有不同的入口形式，其目的也在于对气液进行初级分离，除了其目的也在于对气液进行初级分离，除了入口挡板外，有的在入口内增设一个小内入口挡板外，有的在入口内增设一个小内旋器，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。 沉降段沉降段是气体与液滴实现重力分离是气体与液滴实现重力分离的主体，气流水平流动与液滴下沉成的主体，气流水平流动与液滴下沉成90夹角，对液滴下降阻力小于立式分离器

6、。夹角，对液滴下降阻力小于立式分离器。12 积液段积液段设计常需考虑液体在分离器设计常需考虑液体在分离器的停留时间，一般储存高度按分离器直径的停留时间，一般储存高度按分离器直径的一半考虑。在水平筒体的底部有泥沙等的一半考虑。在水平筒体的底部有泥沙等污物，排污比立式分离器困难。污物，排污比立式分离器困难。 除雾段除雾段可设置在筒体内，也可设置可设置在筒体内，也可设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。13 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方向垂直；方向垂直； 液滴

7、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。14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： 具有处理能力较大、安装方便和单位处具有处理能力较大、安装方便和单位处理成本低；理成本低； 特别是存在乳状液或高气油比时，卧式特别是存在乳状液或高气油比时，卧式分离器较为经济；分离器较为经济； 但占地面积大、液体控制比较困难和不但占地面积大、液体控制比较困难和不易排污。易排污。15 分离器的外壳为内部承受压力的容器。分离器的外壳为内部承受压力的容器。它是一个园形筒体，两端有通常是椭球形它是一个园形筒体，两端有通常是椭球形或球形的封头。筒体及封头的壁厚，按高或球形的封头

8、。筒体及封头的壁厚，按高压容器设计的要求及方法设计成有足够的压容器设计的要求及方法设计成有足够的厚度，以承受高的压力，下面主要介绍分厚度，以承受高的压力，下面主要介绍分离器的内部构件。离器的内部构件。16 进口转向器；进口转向器； 除沫板；除沫板； 旋流破碎器；旋流破碎器； 除雾器；除雾器； 气相整流件；气相整流件； 气液挡板。气液挡板。17图图4-2-3 进口转器进口转器18 进口转向器有很多型式。图进口转向器有很多型式。图4-2-3表示表示常用进口装置的两种基本类型。常用进口装置的两种基本类型。 第一种是导流档板，它可能是球形盘，第一种是导流档板，它可能是球形盘，平板，角铁，锥形物等构件，

9、使液流方向平板，角铁，锥形物等构件，使液流方向和速度发生快速变化。这种档板主要是用和速度发生快速变化。这种档板主要是用结构支撑加以固定，以承受冲击动量载荷。结构支撑加以固定，以承受冲击动量载荷。使用半球形或维形的装置，其优点是它比使用半球形或维形的装置，其优点是它比平板或角铁所产生的扰动要小些，从而减平板或角铁所产生的扰动要小些，从而减少再夹带或乳化的问题。少再夹带或乳化的问题。19 第二种装置是第二种装置是旋风式进口，它应用离旋风式进口，它应用离心力来分离流体心力来分离流体。可以是旋风式通道或者。可以是旋风式通道或者是环绕筒壁的切线流道。使用一个进口喷是环绕筒壁的切线流道。使用一个进口喷嘴就

10、足以产生一个围绕着内筒回转大约嘴就足以产生一个围绕着内筒回转大约6m/s的液流速度，内筒的直径不大于分离的液流速度，内筒的直径不大于分离器直径的器直径的2/3。20 当气泡从液体中逸放出来时，在气液当气泡从液体中逸放出来时，在气液界面可能形成泡沫，使界面可能形成泡沫，使泡沫流经一系列倾泡沫流经一系列倾斜的平行板片或管束斜的平行板片或管束（如图（如图4-2-4所示），所示），由于润湿表面的吸附作用和狭缝的整流作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。用促使雾沫分离。21图图4-2-4 除沫板结构示意图除沫板结构示意图22 在当液流控制阀打开时，为防止在该处在当液流控制阀打开时，为防止

11、在该处产生涡流，产生涡流，通常的对策是设置一个简单的通常的对策是设置一个简单的旋流破碎器，旋流破碎器，见图见图4-2-5所示。产生的旋涡所示。产生的旋涡将天然气从气体空间内吸出，然后重新掺将天然气从气体空间内吸出，然后重新掺混到液体中流出。混到液体中流出。23图图4-2-5旋流破碎器旋流破碎器24 为了除去为了除去100m 以下的液滴，在分离以下的液滴，在分离器的出口普遍都增设了除雾器。除雾器能器的出口普遍都增设了除雾器。除雾器能除去除去10010m 直径的液滴，其效率可达直径的液滴，其效率可达99。除雾器主要有三种类型，如图。除雾器主要有三种类型，如图4-2-6所示。所示。 25图图4-2-

12、6 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26网垫除雾器由直径网垫除雾器由直径0.120.25mm的不锈钢丝的不锈钢丝网组成，一般厚度在网组成，一般厚度在75180mm左右；左右； 拱板除雾器由一系列同心波纹圆筒组成，其拱板除雾器由一系列同心波纹圆筒组成，其作用在于增大液滴在圆筒表面的聚结面积；作用在于增大液滴在圆筒表面的聚结面积；波纹板除雾器由一系列固定的波纹板重叠构波纹板除雾器由一系列固定的波纹板重叠构成。由于气流方向在波纹板上的不断变化，最终成。由于气流方向在波纹板上的不断变化，最终液滴与波纹板碰撞而聚结在波纹板上被分离出来。液

13、滴与波纹板碰撞而聚结在波纹板上被分离出来。27 当气液初步分离后，气相处于紊流状当气液初步分离后，气相处于紊流状态对液滴的自然重力沉降不利。如图态对液滴的自然重力沉降不利。如图4-2-7所示为气相整流件，在分离器某一长度内所示为气相整流件，在分离器某一长度内设置一系列并有适当间距的平行薄板设置一系列并有适当间距的平行薄板，气，气体通过狭窄的平行间隙，作层状流动，促体通过狭窄的平行间隙，作层状流动，促进了气相中液滴的重力沉降。进了气相中液滴的重力沉降。该构件在气该构件在气相负荷高、气速较大的场合十分有用。相负荷高、气速较大的场合十分有用。28图图4-2-7 气相整流件气相整流件29气液挡板如图气