分离器结构尺寸设计

目录

一、课程设计的基本任务 ............................................................... 错误!未定义书签。

（一）设计的目的、意义 ....................................................... 错误!未定义书签。

（二）设计要求 ....................................................................... 错误!未定义书签。

（三）工艺计算步骤 ............................................................... 错误!未定义书签。

二、课程设计理论基础 (4)

（一）分离器综述 (4)

（二）油气分离器原理 (4)

（三）从气泡中分离出油滴的计算 (5)

（四）气体的允许速度 (7)

（五）分离器结构尺寸计算 (7)

三、实例计算 (9)

(一)基础数据 (9)

1. 原油组成 (9)

2.相关参数 (9)

(二)计算分离器的结构尺寸 (10)

四、结束语 (20)

附录计算程序 (21)

一、课程设计的基本任务

（一）设计的目的、意义

目的：在老师指导下，根据给定的原油组成、分离条件、停留时间等基础数据，按规范要求独立地完成分离器结构尺寸设计。

意义：为了满足计量、储存的需要，油井产品从井口出来后，首先要进行分离，分离的场所即油气分离器。分离后所得油、气的数量和质量除了与油气的组成、分离压力、分离温度有关外，也与油气在分离器内停留的时间有关，当油气的组成、分离压力、分离温度及处理量一定时，分离效果由分离器的尺寸决定，合理的设计或选择分离器的尺寸对改善分离效果非常必要。

（二）设计要求

1.初分离段应能将气液混合物中液体大部分分离出来

2.储液段要有足够的容积，以缓冲来油管线的液量波动和油气自然分离

3.有足够的长度和高度，是直径100um以上的油滴靠重力沉降，以防气体过多地带走油滴

4.在分离器的主体部分应有减少紊流的措施，保证液滴沉降

5.要有捕集的器除雾，以捕捉二次分离后气体中更小的液滴

6.要有压力和液面控制

（三）工艺计算步骤

1.根据油气平衡计算中所确定的气液处理量、物性、分离压力、分离温度等基础资料，并参照现场具体情况选择分离器类型。

2.按照从原油中分出气体的要求，由原油性质和操作经验确定原油在分离器内的停留时间，对缓冲分离器需考虑缓冲时间，据此初步确定分离器尺寸。

3.按照从气体中分出油滴的要求，计算100微米的油滴在气相中的匀速沉降速度Wo ，分离器允许的气体流速wg ，分离器直径D，长度l (或高度H)等结构尺寸。

4.比较步骤2和3 的计算结果，选较大者作为分离器尺寸。当油气处理量很大时，往往需用多台分离器并联工作。

5.按每台分离器的气体实际处理量、气体组成、性质、固体尘粒含量等因素确定除雾器的类型和尺寸。

二、课程设计理论基础

（一）分离器综述

1.分离器类型：分离器可分为立式和卧室分离器。

2.优缺点及适用条件。

卧室分离器优点：

（1）气中油滴易沉降，气体处理量大，处理成本低，适用于气油比较高的混合物。

（2）气液界面大，有较好的油气分离效果。

（3）安装、制造、维修方便，可以做成撬装式。

适用条件：对于普通油气分离，特别是可能存在乳状液、泡沫或用于高气油比油气混合物时，采用卧式分离器。

立式分离器优点：

（1）占地少，适用于海洋采油。

（2）适合于处理含固体杂质较多的油气混合物，可以在底部设置排污口定期排放和清除固体杂质。

（3）液位控制灵敏。

适用条件：在气油比很高和气体流量较小时（如洗涤器），采用立式分离器。

（二）油气分离器原理

卧室分离器的原理是：进入分离器的流体经入口分流器时，油、气流向和流速突然改变，使油气得以初步分离。

经入口分流器初步分离后的缘由在重力的作用下流入分离器的集液区。集液区需要有一定体积，使原油流出分离器前在集液区内有足够的停留时间，以便被原油携带的气泡有足够时间上升至液面并进入气相。同事集液区也提供缓冲容积，均衡进出分离器原油流量的波动。集液区原油流经分离器全长后，经由液面控制器控制的出油阀流出分离器。为获得最大气液界面面积和良好的气液分离效果，常将气液界面控制在0.5容器直径处。

来自入口分流器的气体水平地通过液面上方的重力沉降区，被气流携带的油

滴在该区内靠重力沉降至集液区。未沉降至液面的、粒径更小的油滴随气体流经捕雾器，在捕雾器内聚结、合成大油滴，在重力作用下流入集液区。脱除油滴的气体经压力控制阀流入集气管线。

分离器工作压力由装在气体出口管线上的控制阀控制，液位由液体排出管上的控制阀控制。

立式分离器的工作原理和卧室相同，但是分离器内气体携带油滴的沉降方向和气流方向相反，液体内夹带气泡的上浮方向和液体的流动方向相反。

（三）从气泡中分离出油滴的计算

分离器内油气接近平衡状态的程度可用原油脱气程度和天然气通过分离器后的质量增加百分数表示。 若球形油滴直径为 、密度为 ，则油滴在密度为 气相中所受的重力为

气体对油滴的阻力R 与油滴运动的速度头、油滴在沉降方向上的投影面积、气体密度成正比，可用下式表示

油滴作匀速沉降时，气体对油滴的阻力与油滴在气体中受的重力相等，联解以上两个式子则有 按照层流区计算，斯托克斯公式

按照过渡区计算，阿伦公式

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