油气分离器设计计算

摘要

为了满足油气井产品计量、矿场加工、储存和管道输送的需要，气、液混合物要进行气液分离。本文是某低温集气站中分离器的设计与计算，选用立式分离器与旋风式两种。立式分离器是重力式分离器的一种，其作用原理是利用生产介质和被分离物质的密度差来实现基本分离。旋风式分离器的分离原理是由于气、液质量不同，两相在分离器筒内所产生的离心力不同，液滴被抛向筒壁聚集成较大液滴，在重力作用下沿筒壁向下流动，从而完成气液两相分离。分离器的尺寸设计根据气液混合物的压力﹑温度以及混合物本身的性质计算确定。最后确定分离器的直径、高度、进出口直径。

关键词：立式两相分离器旋风式分离器直径高度进出口直径

广安1#低温集气站的基本资料：

井号产量（）进站压力（MPa）进站温度（℃）

1 18 16 31

2 22 16 30

3 20 16 32

4 16 16 32

5 7 1

6 30

6 14 10 31

7 19 10 30

出站压力：6MPa 天然气露点：

气体组成（%）：C1=85.33 C2=2.2 C3=1.7 C4=1.56 C5 =1.23 C6=0.9 H2S=6.3 CO2=0.78

凝析油含量：

1. 压缩因子的计算

1 天然气的相对分子质量

式中 M——天然气的相对分子质量；

——组分i的体积分数；

Mi——组分i的相对分子质量。

则计算得，

M=20.1104

2 天然气的相对密度

天然气的相对密度用S表示，则有：

S=

式中 M天、M空分别为天然气的相对分子质量。

已知：M空=28.97

所以，天然气相对密度S==20.1104/28.97=0.694

3 天然气的拟临界参数和拟对比参数

对于凝析气藏气：

当时，拟临界参数：计算得，

天然气的拟对比参数：

a．1、2号分离器：

；

b. 3号分离器：

c. 4号分离器：

d. 5号分离器：

4 计算压缩因子

天然气的压缩因子和拟对比压力，拟对比温度有如下的函数关系：

天然气压缩因子图版根据算的的参数查上图得，

2. 天然气密度

在某压力，温度下，天然气的密度

=

式中——天然气在任意压力、温度下的密度，kg/m3

P——天然气的压力（绝），kPa;

M——天然气的相对分子质量；

Z——天然气的压缩因子；

T——天然气绝对温度，K

根据公式可计算，

3. 气体流量

由已知日产量和流程设计课知各分离器的日处理量分别为：

根据公式

推得：

Q=即分离器的流量

计算得各分离器的流量分别为：

4. 粘度的求解

①．根据天然气的相对密度S=0.694，查天然气的假临界特性图得到天然气的临界温度和临界压力：

天然气的假临界特性图

②．查下图得出天然气在，不同温度条件下的粘度。

③．计算气体临界参数，从对比温度与临界温度关系图查出粘度比，算出气体的粘度。

a. 1,2号分离器：

查得粘度比

气体粘度：

b. 三号分离器：

查得粘度比

气体粘度：

c. 四号分离器:

查得粘度比

气体粘度：

d. 五号分离器：

查得粘度比

气体的粘度：

5. 液滴沉降速度的计算

1 计算水力阻力系数

根据经验公式：

式中 dL——液滴的直径，m。（取）——凝析油的相对密度，kg/m3

——气体在操作下的密度，kg/ m3

——气体的粘度，pa·s

可得出，

查液滴在气体中的阻力系数计算列线图，可知

②．沉降速度

液滴在分离器中的沉降速度按下式计算：

计算出各分离器中液滴的沉降速度分别为：

6. 分离器尺寸计算

①．立式两相分离器

根据公式: (取0.8)，可计算分离器的直径；

一般立式重力分离器的高度取H=4D;

取进口速度：，进口直径：

取出口速度：，出口直径：

a. 一号分离器

b. 二号分离器：

c. 三号分离器：

d. 四号分离器：

e. 五号分离器：

2 旋风式分离器尺寸计算

根据公式：

筒内流速：

进口流速：

出口流速：

旋风式分离器尺寸计算得步骤：

Ⅰ. 令K=1，计算直径D.

Ⅱ. 取进口管径,出口管径

Ⅲ. 验算进口流速是否在，出口流速是否在

Ⅳ. 验算筒内流速是否在

若不符合上述条件，则需要另取K值进行计算，知道全部符合条件。

a. 一号分离器

均符合条件，故

b. 二号分离器

均符合条件，故

c. 三号分离器

均符合条件，故

d. 四号分离器

均满足条件，故

e. 五号分离器

不符合条件，另取K值再次进行计算。在K的取值范围内计算得的结果均不符合条件，因此，在此流量，压力，温度等情况下不宜选用旋风式分离器进行气液分离。