天然气集输设备

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丝网垫的结构，通常规定成某种厚度（一般是75 到180mm）和某种筛网密度（一般是每立方米160到 190kg）。尺寸适宜的丝网除雾器可以脱除99%的10微 米和更大些的液滴，但容易堵塞。
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叶板除雾器迫使气体在
平行板内为层流，并使流动方
向改变。液滴碰击到板面上就 聚积起来，并向下沉降到液体 收集处，然后液体按规定路线 进入分离器的液体收集段。叶 板式除雾器在制造厂制成序列， 以保证既是层流，又有某一最 小的压力降。
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• 立式分离器占地面积小，适合于处理含固体杂质较多的油气 混合物，可以在底部设臵排污口定期排放和清除固体杂质。 卧式分离器处理含固体杂质较多的油气混合物时，由于固相 杂质有45℃~60℃的静止角，故在分离器底部沿长度方向需设 臵几个排放口。 • 卧式分离器具有较小的液体波动容量。 • 立式分离器也有与生产过程无关的某些缺点 – 卸压阀和某些控制器在没有特别的扶梯和平台时，可能 是难以操作维修的； – 因高度的限制，分离器在搬动时必须从滑橇上拆卸下来。
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2．叶轮
离心式压缩机的叶轮又称工作轮，是使气体提高能量的 唯一元件。叶轮按其整体结构可分为开式、半开式和闭式三种， 压缩机中实际应用的是半开式和闭式两种。叶轮随叶片出口角 2（见1-6）的不同，可分为前向叶轮(不采用) 、径向叶轮和 后向叶轮。
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3．扩压器 常在叶轮后设臵流通面积逐渐扩大的扩压器， 用以把速度能转化为压力能，以提高气体压力。 • 无叶扩压器 效率较低，结构简单，同一无叶扩压器可与不同出 口角的叶轮匹配工作。适于工况变化较大的情况。 • 叶片扩压器 具有相同扩压度时，叶片扩压器的径向尺寸比无叶 扩压器小，对于工况变化小的情况，为了提高效率， 以采用叶片扩压器较好。
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2.6.2 进口转向器 1.导流档板
可能是球形盘，平板，角铁，锥形 物，或者是任何一种能使液流方向和速 度快速变化的东西。档板主要是用结构 支撑加以固定，以承受冲击动量载荷。 使用半球形或锥形的装臵，其优点是它 比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。
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总之，对于正常的油气分离，特别是出现乳 化、泡沫或高气油比的场合，卧式分离器可能是 最经济的。在低气油比的场合，立式分离器工作
得最有效，在非常高的气油比场合，（比如在从
气体中仅仅需要脱除液体雾沫所使用的气体洗涤
器）也可以使用立式分离器。
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2.6 两相分离器的外壳及内部构件 2.6.1 分离器的外壳 为内部承受压力的容器。它是一个圆形筒体， 其内径及长度的尺寸，根据气体和液体的处理量， 以及操作压力和温度等参数来设计确定，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。
旋风分离器的主要特点是天然气和被分离液体沿分 离器筒体壁切线方向以一定速度进入分离器，并沿筒体 内壁作旋转运动。由于被分离液滴的密度远大于气体， 因而液滴在此旋转运动中被抛向筒体壁，并附着在筒体 壁上，聚集成较大液滴而沿筒体壁向下流动，最后流入 分离器的集流段而被排放出去。旋风分离器的工作与气 体进入分离器的线速度密切相关，而线速度的大小又直 接与气体处理量有关。

流量大 离心压缩机中气体是连续流动，流通截面较大，同时 叶轮转速很高，故流量很大，进气量在5000m3/min以上。 转速高 离心压缩机中转子只作旋转运动，转动惯量小，且与

静止部件不接触。这不仅减少了摩擦，还可大大提高转速。

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结构紧凑 机组重量及占地面积都比同一气量的活塞压缩机小 得多。
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•运转可靠 由于转动部件与静止部件不直接接触摩擦，因 而运转平稳、排气均匀、易损件少，一般可连续运转一 年以上。不需备用机组，维修量小。 •单级压力比不高 目前排气压力需在500105Pa以上时， 只能使用活塞压缩机。 •效率稍低 由于离心压缩机中气流速度较大，造成能量损 失较大，故效率较活塞压缩机稍低。 •离心压缩机转速高、功率大、无备机，一旦发生事故， 后果是严重的，需有一系列紧急安全保障设施。
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1、概述
1.1 天然气分离的方法： • 相分离
在一定的压力和温度下，气液混合物将形成一 定比例和组成的液相和气相，即相分离。 • 机械分离
用机械分离的方法把液相（或固相）和气相分 开，称之为机械分离。
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1.2 天然气分离的基本目的： • 从气流中分离掉液体和固体； • 从油流中分离掉气体和固体以及游离水； • 利用相对密度的差异将混合的液体分离成两种 或三种流体等。
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1.1.3 离心式压缩机的辅助系统
1. 润滑油和密封油系统
离心式压缩机的润滑油系统由油箱、油过滤 器、油冷却器、安全阀、单向控制阀、油泵和驱动 机、压力表等组成。 2. 其它辅助系统
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4．轴封
在离心式压缩机的各级之间和主轴穿过机壳处，为了
浮环密封和抽气密封等。 •迷宫密封是在密封体上嵌入或铸入或用堵缝线固定多圈翅 片，构成迷宫衬垫。
防止泄漏，安装轴封装臵。轴封型式有迷宫密封、机械密封、
•浮环密封适用于大压差，高转速的离心式压缩机。
• 机械密封主要用于清洁的气体、重烃气体和冷剂气体等。
2.4 重力式两相分离器的分离过程
图1 卧式分离器示意图
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图2 立式分离器示意图
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图3 常规过滤分离器示意图
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2.5 卧式与立式分离器的比较
• 分离器重力沉降部分中液滴下沉方向看，在立式分离器中
两者相反，在卧式分离器中两者相互垂直。在卧式分离器 中，液滴更易于从气流中分出，因而卧式分离器适合于处 理带液量较大的流体。 • 在卧式分离器中，气液界面面积较大，集液部分液体中所 含有的气泡易于上升至气相空间，即所得的液体中含气量 少。此外，卧式分离器还有单位处理量成本低，易于安装、 检查、保养、易于制成撬装式等优点。
液滴颗粒的沉降速度
阻力系数 ζ是雷诺数Re的函数
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W
4 gd 0 ( L g ) 3 g
d 0W g
f (Re) f (
g
)
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2.2 碰撞分离（聚结）原理 碰撞分离就是利用碰撞作用把在沉降分离中未能 除去的较小的液滴除去。 油气分离器中完成碰撞分离作用的部件叫除雾器。 除雾器内气体的通道是曲折的，携带着油雾的气 体进入除雾器，在其中被迫绕流时，由于油雾的密度 比气体大，惯性大，油雾不完全随气流改变运动方向， 于是被碰撞到经常润湿的结构上被吸附。这些油雾不 断被吸附积蓄，沿结构垂直面流下。
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拱板除雾器 是由一系列同心波纹圆筒组成，这样就增大 了液滴在圆筒表面的聚结面积。
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除雾器的作用是把沉降分离不能除去
的微小液滴去掉，因此，不能处理携带有
大量液滴的气体，更不能代替重力沉降分
离段的作用。
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2.7 其它形式的分离器 2.7.1 旋风分离器
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1．壳体
离心式压缩机的壳体结构主要有水平剖分型和垂直剖分型两 种。水平剖分型的壳体分为上、下两半（图1-4），出口压力一般 低于7.85MPa，是用途最广泛的一种结构型式。
垂直剖分型也称筒型（图1-5），壳体是圆柱形的整体，两端 采用封头。这种结构最适用于压缩高压力和低分子量、易泄漏的气 体，气缸是圆柱形的整体，能承受较高的压力。
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1.2 四个操作要求（功能）：
• 油和气或气和液的基本“相”的分离；
• 脱除气相中所夹带的液沫（雾状）；
• 脱除液相中所包含的气泡；
• 从分离器内分别引走已经分离出来的气相和液
相，不允许它们彼此有重新夹带掺混的机会。
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四个部分（段）： • 基本相分离段 ——流体从管线进入分离器，首先通过
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1.1.2 离心式压缩机的主要结构
离心式压缩机本体由转子、定子、轴承等组成。 转子由主轴、叶轮、联轴器等组成，有时还有轴套、 平衡盘。定子由机壳、隔板、密封（级间密封和轴 密封）、进气室和蜗室等组成。其中隔板由扩压器、 弯道、回流器等组成。有时在叶轮进口前设有进气 导流器（预旋器）。
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6. 雾沫脱除器（除雾器） 两种最常用的雾沫脱除装臵：丝网垫和叶板。 丝网垫是由很细的不锈钢丝缠绕成紧密的园柱 形填料垫层。液滴碰击到丝网上，聚积起来。丝网 的效果很大地依赖于气体有一个恰当的速度范围。 如果速度太大，分离出来的液体将被再夹带到气流 中，如果速度较低，烃蒸汽漂流经过丝网，这样就 没有液滴的碰击和聚积。
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旋风分离器尽管 有较高的分离效率， 但却不适应负荷波动
较大的场合，因而在
负荷波动较大的集输
站场与单井集气站中
的应用受到限制。
图5 旋风分离器示意图
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压 缩 机
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1. 离心压缩机
1.1 离心式压缩机的主要特点和结构
1.1.1离心压缩机的特点
分离器中的压力用压力控制阀来保持。
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2、重力式两相分离器
2.1 重力沉降分离原理
重力沉降是分散相液滴在重力作用下，与周围气体发 生相对运动，并实现分离的过程。 液滴的重力沉降速度是指液滴相对于周围流体的沉 降运动速度。影响重力沉降的因素很多，有颗粒的形状、 大小、密度、流体的种类、密度、粘度等。
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4.除沫板
当气泡从液体中逸放出来时，在气液界面可能形成泡 沫。在进口处加入化学处理剂就可以使泡沫稳定下来。更 为有效的解决办法是迫使泡沫流经一系列倾斜的平行板片 或管束，以便于泡沫聚结。
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5. 气相整流构件
当液流进入分离器后，在转向器旋 风口或动能吸收器的作用下，进行了初 步分离，初分的气相处于紊流状态，对 液滴的自然重力沉降不利。 “整流”构件，即在分离器内某一 长度范围内设臵一系列并有适当间距的 平行薄板，气体通过狭窄的平行间隙时， 作层状流动，促进了气相中液滴的重力 沉降。该构件在气相负荷高、气速较大 的场合十分有用。
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2. 旋风式进口
应用离心力，分离流体成为
油气。这种进口可以是旋风式通道 或者是环绕筒壁的切线流道。这些 装臵是属于专利性的，使用一个进 口喷咀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
直径不大于分离器直径的2/3。
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3. 波浪破碎器 在长的卧式分离器内，有必要安装波浪破 碎器，波浪破碎器不过是一些垂直挡板横跨在气 液界面之上并与流动方向垂直。
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油（液）气分离器
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从气井中开采出来的天然气，常带有一部分液 体（水和凝析油）和固体杂质（如岩屑粉尘）等。 这些杂质不仅腐蚀管道、设备、仪表，而且还可以 堵塞阀门、管线影响正常生产。因此，从井场来的 流体必须在集气（油）站进行脱除机械杂质和处理， 然后才能进入输气干线。另外，天然气在经过长输 管道到达末站（城市门站）等时，由于管线内腐蚀 等原因，不可避免的含有机械杂质，必须进行脱除。
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2.3 动量改变分离原理
流体中不同密度的各相有不同的动量。如果
两相流突然改变方向，较大动量的重流体微粒， 不能象轻的流体那样迅速转向，所以就要产生分 离。流动中的两相分离，通常采用动量法，如分 离器的进口初级分离部分就是利用改变动量实现
分离的典型例子。
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基本“相”分离段，使流体带有的能量得到控制或消减； • 重力沉降段 ——使气体和液体的流量能保证流体在分 离器内的速度经常在最大的允许线性速度以内，以便它 们得到分离和沉降； • 除雾段或聚集段——减少气体的紊流，使气体中夹带 的液沫聚集、分离出来； • 液体收集和引出段——使已分离的液（固）和气相不 再彼此重新夹带，掺混，将它们分别地引走。