三相分离器资料

高效三相分离器

1.型号释疑

JM－WS3.0×8.0-0.8

设计压力MPa

设备筒体长度m

设备筒体内径m

W：卧式容器

S：三相分离器

骏马集团

2.三相分离器分离原理及结构特点

刚从地下开采出来的石油我们称为原油，它是复杂的油水乳化混合物，还含有部分气体和少量泥沙。气体的主要成分是天然气和二氧化碳。为了分别得到有利用价值的高纯度的天然气和石油，我们研制出了原油用高效三相分离器，来满足原油开发开采者的需要。

所谓的三相，就是气相、液相、固相。三相分离器的工作原理就是利用原油中所含各物质的密度不同、粘度不同以及颗粒大小等的区别来进行分离的。来自井口的原料油首先经过井口阀门、管线到一个加药装置，加药装置可连续可控制的来给原油加破乳剂。这是用来降低原料油中水、油、泥沙之间的粘连混合程度以及分化乳化混合物的颗粒，有利于三相分离器更好的进行分离。我们可根据原油的参数（粘度和温度）来看是否需要在加破乳剂之前设置水套加热炉。水套加热炉就是对原油加热，来降低原油的粘度，提高原油的运输速度。

加了破乳剂的原料油首先进入三相分离器的一级分离装置，进口是在一级分离装置中部，沿切线方向旋转式进入。通过旋风分离，根据离心力和重力的作用，将原油所含的各物质由里到外、由上到下的排列为气、油、水、泥沙。为了延长分离器的使用寿命，我们在一级分离装置的入口处沿筒壁方向增加一块垫板，这样泥沙在冲涮筒壁时，只磨损到这块垫板。等于说是把一级分离装置能接触到的高

速流体的那段筒体壁厚进行了加强。

经过旋风分离，大部分气体涌向一级分离装置的上部，在分离装置的上部我们设有一个伞状板，伞状板由三根扁钢呈120°角分布支承。下部靠一个焊接在筒体内壁上的支承圈支撑。气体冲击到伞状板之后，经过伞状板和一级分离器筒体之间的空隙到达分离器的顶部出气口，由出气口进入二级分离装置。我们设置这个伞状板的原因，就是因初步分离的气体中，含有部分雾状的小颗粒，颗粒中有水和原油以及细微的泥沙，经碰撞到伞状板上之后，由于粘度的原因，大部分都附着在伞状板的内壁上，积累到一定程度会沿伞状板的内壁边缘滴落。但还是有少部液体被气流带走，进入二级分离器装置再进行精细过滤的分离。

再谈一级分离装置中的除了气体之外的其它物质，由于旋风分离利用离心力和重力的合力原理，绝大部分液相和固相物质从分离器的底部流入三相分离器的主体分离装置，我们在一级分离装置的底部出液口处设有一个防涡流挡板，呈“十”字状，这是由于流体经过旋转，在分离装置的底部易形成涡流，若不设置挡板，就会有较多一部分气体随之涌入主体分离装置，这样会使主体分离装置中流体引起较大波动，也影响到流体中各物质的分离效果。

我们根据许多科研人员的试验结果：油在水中上升的速度，远远快于水在油中下降的速度。这就是由于油的粘度大于水的粘度的原因。这一发现使我们利用这个原理将一级分离装置底部的流体出口的接管延长至主分离装置的底部区域。从底部进入主分离装置，这样流体会慢慢的涌出，而不是直接喷洒进入，这样大大减小了流体在主分离装置中的波动，慢慢上升的流体中，油上升的速度快于水下降的速度。流体中的油就会迅速的浮上水面，为了减小这些流体在主分离装置中的振动和波浪，我们在延长管的底部附近一圈焊接一块有许多小孔的方形折边向下的挡板。这样能有效地降低流体的流速和动能。而且还能够将流体中的乳状团块细化。我们也考虑到流体直接冲击主分离装置的底部，会使底部钢板受到冲涮侵蚀，寿命会大大降低，我们在主分离装置的来液底部，也设置了一块碗状垫板。这样的形状同时使来液绝大部分都可以反弹到孔板上进行团块细化分离。

当液量达到一定高度，我们在主分离装置的中部上半部设置了一段填料装置。它的结构就是规整填料，术语称TP板，又称聚结板、消泡器、斜板填料。该板每片都呈波纹形状，就象一把挂在主分离装置内部的梳子，用于油田油水处理系

统，主要作用就是加大分离设备的工作表面积，缩短油滴浮升的距离，减小和消除浮游在油面上的泡沫，使泡沫上附着的小液滴中的水沿波纹板沉降。还可改善水流的稳定性，减小水流的波动，全面提高油水分离的效率。主分离装置的中后部，连接了一个二级分离装置。二级分离装置共有两个气体入口，一个是从一级分离装置中粗略分离的气体再次以切线的方向由中部进入二级分离装置，进行二次旋风分离。我们在二级分离装置的入口处沿筒壁方向也增加了一块垫板，原因同一级分离装置。二级分离装置的最底部与主分离装置的顶部连通的，连通管中间设置有一个七孔板。这样主分离装置经一级分离装置后，还有些未分出来的气体，会由这些孔排出进入二级分离装置。还有就是从一级分离装置来的气体经过二次分离后的一小点液体也从这个七孔板的中心孔流入主分离装置区。而且七孔板的结构对进入的气体起到分散作用，使进入的气体中不会有更多的液体进入二级分离装置。装置的上部，我们还设置了一个丝网除沫器。二级分离装置的顶部为气体出口。这个丝网除沫器是定做的，由专业制造厂制造，有各种型号。这个结构可以将气体中绝大部分的小颗粒液滴以及固体悬浮物过滤干净。过滤精度达到5μm。净化后的气体可以直接用于加热炉的燃气或去天然气脱硫脱碳处理厂进行净化处理。

在主分离装置的后端，我们设置了一个挡板。挡板与后端封头之间设有一个隔板，这样形成的两个舱，就是分别装油和水的。挡板上部有个溢流堰，当主分离装置内液体到达溢流堰高度以上，漂浮在液面最上部的密度最小的油就翻过溢流堰流入溢流槽中，在溢流槽与挡板之间连接部位以上的左半部，我们开了一个梯形的孔，油就从这个梯形的孔进入油舱。

在挡板的右下部，我们钻有一个圆孔，一个与之大小相同的接管穿过圆孔。接管弯成90°，水平的那个端部密封。水平的那部分方向向下的半边，均匀的布满了些许小孔。垂直部分顶端连接一个液位调节器。密度较大的水就是从这个接管水平部分的下半部所开的许多小孔中进入，由垂直部分的顶端溢流而出，这个液位调节器可以调节溢流堰的高度。具体的高度范围我们是根据原油的密度和它的含水率的范围来计算后确定的。在两个舱位底部，我们设有两个出口，分别是排油口和排水口。舱位两外侧分别设有液位报警器接口，后端的封头两侧分别设有浮球控制口，分别控制两个舱里液位的高度。

整个主分离装置的底部，我们依次设置了三个排污口，排污口中排出的就是一些泥沙和部分高粘度的乳状物和少部分水。主分离装置的上顶部，还设有排气口和安全阀口。下部还有冲沙口和排净口。整个主分离装置上设有3个人孔，一级分离装置筒体上设有一个人孔。这些都是为了焊接组装设备内构件时，利于小构件的搬运和人进入设备内对构件的方位调整和焊接。还有一个作用就是方便在装置运转较长一段时间后，对分离装置内部进行检修和清理等作用。

三项分离器的尺寸和结垢取决于原油的成分（就是油、水、气、泥沙的百分含量）、密度、粘度、温度、压力以及处理量等等。

所以，我们不管在接到设备设计还是设备制造的投标通知前，都要向客户索取较详细的原油参数报告，我们会根据参数，设计出更适合客户的高效的三相分离器来满足该工程的需要。

3、工艺流程图

4、工艺流程说明

油气水通过泵增压进入三相分离器，首先进行液气的分离，气进入气系统。液相再通过整流、机械破沫等过程进入沉降室。其次液相中的油、水和少量的固相泥砂在沉降室内分离，形成上部油层，下部水层，底部是固相泥砂。油水界面通过水室导水管的高度来确定，形成一个稳定的油水界面。处理后的油进入油室，水进入水室，再分别通过管道泵增压进入站场的油储运系统和水处理系统。最后是底部的泥砂，在重力作用下进入容器下部安装的集砂斗，再利用倒吸原理制造的排砂系统，排除容器。如果需要处理可以进入砂处理系统。

砂处理系统利用旋流离心原理来分离液相和固相。处理后的砂料作为油田其它用途，水利用泵增压进入污水处理系统。

5、国内外分离技术发展现状及技术指标对比

在油气分离及原油脱水系统中，油气水分离设备是广泛应用和十分关键的设备之一，其效率的高低，产品质量的优劣，直接影响着油气集输系统的工作状况、技术经济指标和工程投资。通过几十年的发展，国内油田地面原油集输工艺已由多段处理的密闭流程替代了原来的多段分离、大罐沉降的非密闭流程，原油脱水脱气设备逐渐由空筒结构向多功能、高效方向发展。国外原油脱水技术发展

较快，就总的趋势来看，在着眼于充分利用来液流体能量的同时，原油脱水设备逐渐由带有填料和各种内部元件的功能性结构取代了过去的空筒隔板结构。在新产品开发方面，国外制造商C－ENATCO公司根据“浅池理论”，相继开发了波纹板游离水脱除器，双向流油水分离器等一批高质量的油气水分离设备；从而有力地推动了油气水分离技术的发展。尽管国内外油气水三相分离技术发展迅速，但从整体水平来看仍存在着分离设备内部结构简单、内部分离构件针对性不强、功能不明确、设备处理能力低、系统运行效率低、能耗大等不足，从而造成原油脱水工艺流程复杂；具体表现为装置的处理能力低，脱气脱水系统多为三段、四段流程；脱水脱气设备多、投资大、能耗高。原油脱水效果不理想，一般出口原油含水在30％左右，且波动大；分离器内部气相空间占设备容积的50％左右，造成分离设备的液体处理能力偏低，根据以上分析，研制并推广应用高效低耗的油气水三相分离设备对提高我国石油工业整体技术水平具有较大的技术、经济价值。JM-WS型高效油气水三相分离器作为油田原油处理和脱水系统的关键设备，与国内传统的三相分离器以及国外的分离器相比有如下优点：

●效率高，由于结构设计新颖，其效率是传统三相分离器的6～8倍，单位容积处理液量超过美国等先进国家。

●质量高，由于自动化程度高，实现了压力、油位、水位、界面自动控制，运行稳定，提高了产品质量，出口原油含水率低于0.5%,达到优质净化油标准；出口污水的含油量低于300mg/1，从而减轻了污水处理系统的负担。

●流程简化，节约了工程投资。该设备可以把高含水原油及特高含水原油一次处理成净化油，使原油脱水流程由原先的二段或三段脱水变为一段脱水，省去了气液分离器、游离水脱除器、一段加热炉、二段加热炉、电脱水器、缓冲罐、原油中间提升泵等设备。节省投资50％以上。

●能耗低，节能效果显著、节省了大量运行费用。该设备投运后，省去了电脱水器用电和提升泵用电；使工艺流程，由开式流程变为密闭流程，大大降低了油气蒸发损耗率。

在三相分离技术领域，国际上较为著名的设备研究机构有美国的C－ENATCO 公司和shell公司，他们研制的产品不仅能耗低、效果好，且已形成了系列化和

标准化。下表是这些产品与JM-WS型三相分离器的重要技术指标对比表。

我公司分离器与国际同类设备技术指标对比表

从上表可以看出，JM-WS型高效三相分离器不论是在处理负荷，处理效果方面都优于美国和前苏联的产品。在脱水质量和处理能力方面达到了国内外同类设备先进水平。

6、产品的成熟性和可靠性

山东骏马设备制造集团有限公司是专业从事石油设备技术研究开发、生产经营的高科技企业，集团还拥有一支由从事该专业的教授、高工、硕士组成的科研开发队伍，专门从事互不相容介质分离技术的理论、应用研究和新产品的开发，从分离理论、机理分析研究、分离设备结构优选研究、设备分离特性研究以及现场应用等方面都具有较深入的认识和详细的系统研究；本产品经过多年的资料检索、开发研制了新型高效的三相分离器。

●在制造方面，我们拥有压力容器合作下属加工厂为中国石油石化设备定点生产厂，大型生产加工车间，成套的生产制造、检验设备以及50余名高中级技师完全可保证该产品的生产加工质量和周期。

●在现场投运方面，我们拥有一支从事前期研究实验，现场应用投产、技术服务的专业技术队伍，积累了丰富的现场应用经验。

因此，对该产品的设计生产投运具有十分明显的技术优势。

7、设备构成

主要由筒体、填料、静态搅拌器、自力式压力调节器、浮子液面调节阀、安全阀、阀门、液位自动采集显示仪等构成：

本体制造：山东骏马设备制造集团有限公司

填料、流型自动调整装置、污水二次抑制装置、液位自动采集显示仪：

自力式压力调节器 1个

浮子液面调节阀 2个

磁翻柱液位仪 2个

阀门、安全阀 3个

电动调节阀 2个

内防腐：HS52-5型EP抗静电重防腐涂料（2底3面加强级）

上述为自力式控制方式

8、控制方式

a.电动（气动）控制：压力、流量、液位等变送器、电动（气动）控制阀、显示仪表等

①气动式：气动式控制以压缩空气作为气源推动气动控制仪表，其控制采用信号采集和反馈二个系统，采集系统将信号送至二次仪表，二次仪表判断后，反馈到气动执行器执行控制调节。其中现场仪表包括：压力变送器、液位变送器和调节器（执行器）；二次仪表包括：积算仪、控制柜等柜等。

②电动式：电动式仪表控制方式原理与气动式相同，差别是推动媒介是电，而不是压缩空气，调节器采用电动执行器。

优点：控制精度高。

缺点：仅适用于有良好压缩风的场合，投资偏大，维修管理工作量大于机械式仪表，且二次表易出故障，需外部能耗。

b.计算机控制：现场仪表同电动（气动）控制

室内仪表：A/D、D/A、D/D数据采集卡、工控机、采集控制软件。

优点：控制精度高、实现组态、集中监控。

缺点：投资偏大、需外部能耗、维修管理大于机械式仪表。

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