分离器结构尺寸计算毕业设计.doc

目 录 一、课程设计的基本任务 1 （一）设计的目的、意义 1 （二）设计要求 1 （三）工艺计算步骤 1 二、课程设计理论基础 3 （一）分离器综述 3 （二）油气分离器原理 3 （三）从气泡中分离出油滴的计算 4 （四）气体的允许速度 6 （五）分离器结构尺寸计算 7 三、实例计算 8 (一)基础数据 8 (二)计算分离器的结构尺寸 9 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 分离器按其外形主要有两种形式，即立式和卧式分离器。此外，还有球形和卧式双筒体分离器等。 在立式分离器重力沉降和集液区内，分散相运动方向与连续相运动方向相反，而在卧式分离器中两者互相垂直。显然，卧式分离器的气液机械分离性能优于立式。在卧式分离器中，气液界面面积越大，有利于分离器内气液达到相平衡。因而，无论是平衡分离还是机械分离，卧式分离器均优于立式，即：在相同气液处理量下，卧式分离器尺寸较小、制造成本较低。同时，卧式分离器有较大的集液区体积，适合处理发泡原油和伴生气的分离以及油气水三相分离。来液流量变化时，卧式分离器的液位变化较小，缓冲能力较强，能向下游设备提供较稳定的流量。卧式分离器还有易于安装、检查、保养，易于制造橇装装置等优点。 立式分离器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污。卧式分离器在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°的休止角，在分离器底部沿长度方向常需设置若干个排污口，还很难完全清除固体杂质。 立式分离器占地面积小，这对海洋采油、采气至关重要。由于高度限制，公路运输橇装立式分离器时也不如卧式分离器方便。 总之，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，卧式分离器较经济；在气油比很高和气体流量较小时（如涤气船），常采用立式分离器。 （二）油气分离器原理 进入分离器的流体经入口分离器时，油、气流向和流速突然改变，使油气得以出版分离。 经入口分流器初步分离后的原油在重力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。同时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。 来自入口分离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。为沉降至液面的、粒径更小的油滴随气体流经捕雾器，在捕雾器内聚结、合并成大油滴，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。 立式分离器的工作原理和卧式相同，但分离器内气体携带油滴的沉降方向与气流方向相反，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