超重螺道式分离器开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告

题目：超重罗道式分离器

院（系）：机械工程学院

专业班级：装备0904

指导教师：康勇

完成时间：2013年月日

1.课题的意义[1]

超重力与罗道式离器是石油天然气行业常用的设备，分离器的分离效果对于油气田处理工艺有着非常重要的影响，传统的分离器分离原理单一，分离效果不很理想。本课题设计了超重罗道式分离器设计分离器的结构、试验结果和应用情况。超重罗道式分离器是一种结合了超重力与罗道式各自优点的分离设备，油气水先经过超重力分离器分离，油水会进入罐体，少量的气体也会进入罐体。而大量的气体会进入到罗道式分离器，它利用一个螺旋型通道，使气体从上至下或从下至上形成一种有序的强制旋流运动，在离心作用和重力作用下，使携带少量气体的液体在其中得到有效分离。

通过本次毕业设计，学习研究相关文献资料，亲自对分离器设备进行设计，可以

加深对超重罗道式分离器的了解，也加深巩固了所学知识，将理论应用于实践，为以后从事以后的工作打下了良好基础。

2.国内外研究现状

气田常用的分离器主要有重力分离器[3]、离心（旋风）分离器、强吸分离器等。重力分离器是靠气体和液体的重度差使气液分离，分离原理单一；但是，重力分离器仅依靠重力无法使雾状液滴沉降，分离效果不很理想。过滤（聚结）分离器是流体经过丝网时由于屏蔽和碰撞等作用，小液滴在其表面聚集成大液滴而分离。该类分离器必须在其流程前设置预分离器，分离出气体中的固体及游离态液体，但无法保证分离效果。另外，设备所用滤芯需要定期更换，生产成本高，而且分离过程中滤芯表面聚集的液滴会被后来的气体所撞击，液体扩散至气流中，影响分离效果。

离心（旋风）分离器是依靠混合物作旋转运动时产生不同的离心力使气体和液体分离；该类分离器由于器壁对流体的碰撞，产生离散作用又会使液滴脱离器壁“弹”回到气流中去，影响分离效果。

长期以来实现油水分离的技术方法主要是重力分离。可以说重力式油水分离设备是继泵外，在油田地面工程中应用最多、最基本、也是最重要的工艺设备之一。然而，由于影响油水重力分离效果因素的多重性与复杂性,迄今对油水分离机理研究的还很不够，仅有的研究往往被局限于一些具体工程的宏观应用方面，至今仍未形成科学、系统、完善的设计理论和计算方法。所以围绕提高重力式油水分离设备的技术经济性这个中心，建立油水重力分离设备的结构优化模型,总结一套油水重力分离技术理论和设备设计方法,建立健全油水重力分离设备的性能指标评价体系等，已成为油田地面工程乃至石油工业发展的迫切需要。

离心式气液分离器是依据离心分离原理实现相间的分离[4], 具有结构简单、能耗低、质量轻、应用方便等优点。理论和实验研究表明, 改进离心式气液分离器的结构对提高其性能具有重要的作用。然而, 由于分离器内部气液两相的运动非常复杂, 对其流场的研究存在一定难度。

随着科学技术的发展, CFD 技术不断完善, 已越来越广泛地应用于流体力学各类问题的计算机模拟。现代CFD技术在很大程度上可替代耗资巨大的流体动力学实验, 在科学研究和工程技术中产生巨大的影响。笔者借助FLUENT CFD 软件平台, 按照正交试验法进行规划, 采用N - S 方程( RANS) 配合RNG湍流模型对离心式气液分离器流场进行

了全三维数值模拟计算, 探讨了分离器主要结构参数对分离器分离性能的影响关系。

对于油气水三相的分离，国内也有所研究和发展。其中低倍数超重力三相分离器是北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司研制生产并销售的高效分离元件。将低倍数超重力三相分离器与传统的重力式三相分离器相结合，简化了油气水分离流程，降低投资及运行成本，目前国内外还未有同类技术文献和专利。

同样对于气体的分离，国内也有具体的研究和方向。过去天然气中水液（固）的分离国内外通常采用的分离设备有重力式分离器，旋风分离器，扩散式分离器等，根据实际情况，长庆油田设计

院研制的高压螺道分离器，完全适用天然气的分离，具有高效和价廉的特点。

3，毕业设计（论文）的主要内容

原始数据：设计压力为2.0Mpa，设计温度50℃，工作介质：油气水三相液；处理量1.2×1063

m/d。

内容要求：

1，查阅相关文件资料若干篇，熟悉该设备及工艺流程。了解本设计题目的难点，安排工作进度，撰写开题报告一篇。

2，依据原始数据，对该设备进行主要零部件的材料选择和结构设计。

3，对该设备记性强度计算及校核：包括筒体，封头，开孔补强，法兰等校核。

4，经济型分析。

5，绘制装配总图一张，零部件图若干张，共计三张零号。

6，翻译外文资料一篇，不少于15000个字符。

7，按照本专业毕业设计撰写规范编写设计计算说明计算书一份，打印成册。4.所采用的方法、手段

参照相关标准、规范GB150－1998《钢制压力容器》，对所需装置进行结构设计、结构材料选择；根据标准对分流器设备的强度及稳定性进行了设计，对分离器压力试验应力校核、强度校核，最后按照工艺流程将所需设备，用各种组件组装，构成一套完整的设备并配以适当的控制手段，以完成最终设计任务。

本次设计主要采用手工计算以及计算机绘图相结合的方法，并最终打印出相关的论文和图纸。

5.阶段进度计划

这次毕业设计的时间为2013年03月01日至2013年06月7日，结合导师的要求和自身的实际情况，决定以下设计进度：

第一阶段： 1周- 3 周熟悉论文题目，查找资料，完成开题报告和英文翻译；

第二阶段： 4周-14周进行相关设计，绘制图纸，撰写设计计算说明书，完成三张零号图纸。

第三阶段：15周-16周准备答辩。

参考文献

[1] GB150-1998,《钢制压力容器》[S]. 北京：中国标准出版社，1996

[2] HG/T20570.8-95，《气液分离器设计标准》[S]. 北京：中国标准出版社，1996

[3] JB/T 4731-2005,《钢制卧式压力容器》[S]. 北京：中国标准出版社，2005

[4] HG20580-1998,《钢制化工容器设计基础》[S]. 北京：中国标准出版社，1998

[5] JB/T4746-2002,《钢制压力容器用封头》[S]. 北京：中国标准出版社，2002

[6] HG/T 21519-2005,《垂直吊盖带颈平焊法兰人孔》[S]. 北京：中国标准出版社，2005

[7] HG/T 20592-2009,《钢制管法兰》[S]. 北京：中国标准出版社，1996

[8] HG/T 20609-2009,《钢制管法兰用金属包覆垫片》[S]. 北京：中国标准出版社，2009

[9] HG/T 20613-2009,《钢制管法兰用紧固件》[S]. 北京：中国标准出版社，2009

[10] JB4712.1-2007,《鞍式支座》[S]. 北京：中国标准出版社，2007

[11] JB/T 8163-2008,输送流体用无缝钢管[S]. 北京：中国标准出版社，2008

[12] JB/T4736-2002,补强圈[S]. 北京：中国标准出版社，2002

[13] 郑津洋等.《过程设备设计》.北京:化学工业出版社, 2010

[15] 刘利群, 刘春江. 长庆低渗透油田油气集输发展工艺技术发展综述[J ]. 石油工程建设, 2008, 34 (2) : 41245.

[16]牛彬.油田高含水期油气集输与处理工艺技术研究.中国石油大学胜利学院学报2008年12 月第22 卷第4 期

[17]陈建峰，《超重力技术及应用》——新一代反应与分离技术，化学工业出版社

[18]匡国柱史启才《化工单元过程及设备课程设计》，化学工业出版社

[19]潘红良郝俊文《过程设备机械设计》，华东理工大学出版社

[20]曹丽君王元春刘发安(华北石油勘察设计研究院，华北石油管理局第一采油厂)

[21]周开勤主编《机械零件手册》，高等教育出版社