油气水分离工艺设计.docVIP

第二节 油气水分离工艺设计 四、分离器的类型 1. 分离器的分类 油（气）田上常用的分离器, 按其外形分主要有立式和卧式两种; 按功能分有气液两相分离器和油、气、水三相分离器等；按操作压力可分为负压(0.1MPa)、低压(1.5MPa)、中压(1.5～6.0MPa)和高压(6.0MPa)分离器等。 下面对分离器的型式和内部结构作简单介绍。 2. 立式分离器 图2-3-16为立式分离器的简单结构示意图。 图2-3-16 立式分离器的简单结构示意图 立式分离器一般用于处理高气液比的油气混合物,如用作气体洗涤器、分液罐等, 以便除去大量气体中所含少量液体。 立式分离器的内部结构如图所示，混合物由侧面进入分离器, 经入口分流器使油气得到初步分离, 液体向下沉降至分离器的集液部分, 析出所携带的气泡后经液控阀流入管线；经入口分流后的气体向上流向气体出口, 气体所携带的较重油滴在重力作用下沉降至集液部分; 较小的液滴经出口捕雾器碰撞聚集后进一步脱除, 然后气体流出分离器。 3. 卧式分离器 卧式分离器多用于液气比较高的情况,像原油分离器、缓冲罐等。分离器的内部结构如图2-3-17所示。 图2-3-17 一般三相分离器的简单结构示意图 1—三相流体入口；2—挡板；3—气相整流件；4—填料或防浪板；5—捕雾器； 6—气出口；7—下液管；8—溢流堰板；9—防涡器；10—水出口；11—油出口 流体进入分离器，经过入口分流器后气、液的流向和流速突然改变, 使气液得以初步分离。气体水平地通过液面上方的重力沉降部分, 被气流携带的液滴在此部分靠重力沉降至气液界面, 未沉降至液面的粒径更小的液滴在出口捕雾器碰撞聚集成大液滴, 在重力作用下沉降至集液部分。 经过初步分离的液体在重力作用下流入分离器的集液部分, 集液部分需要有一定的空间, 使液体流出前有足够的停留时间；对于两相分离器, 足够的停留时间可以使原油中气泡升至液面并进入气相；对于三相分离器, 足够的停留时间除使油中气泡析出至气相外, 还可以使油中水滴沉降至水层, 水层的油滴升至油层, 然后再通过控制阀流出分离器。油气界面的高度一般控制在(1/2～3/4)D之间。 为了提高脱水效果，容器内部一般加设填料。填料的形式有斜板、波纹板，或填料和斜板合一等。油水混合液流过这些填料时，可使水滴吸附其表面，在液体的剪力作用下破坏水滴表面张力，使水滴易于聚结；同时，顺着填料下沉，缩短沉降时间。 有的分离器气相也设置填料。由于气相主要是分出液体，填料可能与油水分离段的填料不同。 填料段一般设置1~2段，如果太多，不经济，且占去较大的分离空间。 根据填料和波纹板的功用，它们应满足以下要求： a. 具有良好的润湿性，混合物流经其表面时，水滴（或油滴）易于吸附； b. 能长期使用，不易破碎，并不与油、水发生化学变化； c. 来源广，价格低廉。 对于用于浮式生产储油设施上的分离器，由于波动原因必须考虑增加内部防浪设施稳定界（液）面。比较简单的办法是采用防浪板，如图2-3-17所示，有时填料兼作防浪板。防浪板的多少根据分离器分离段的长度来定。 3. 高效三相分离器 高效三相分离器一般为卧式分离器，图2-3-18是典型的高效三相分离器。 高效三相分离器是通过合理的内部结构设计，利用机械、热和化学等技术，使原油达到高效分离的容器，与同尺寸的普通分离器相比，处理量大，脱水效果好。由于其内部结构复杂，一般用于处理高密度、高粘度的原油。 高效三相分离器在设计方面主要有以下特点： （1）设计预脱气室。气液分离仅靠重力，需要的空间较大，也就增大了分离器的尺寸。高效分离器设置气体预分离室（如图2-3-18所示），可以预分离出大部分气体，减少了沉降分离室的气液分离空间，同时保证了液面的稳定。 （2）高操作液面。由于沉降分离室的气液分离空间减少，高效三相分离器操作液面就可设计相对较高，一般在3/4D左右，与同尺寸的普通分离器相比，就增大了处理量。 （3）原油“水洗”预分离。高效分离器中预脱气后的原油直接进入油水预分离室的水层，水洗除去其中的杂质，同时利用油在水中上浮快、破坏油包水滴稳定性的原理“水洗”原油，提高油水分离速度。 图2-3-18 高效三相分离器结构简图 （4）设计整流段。液体紊流会严重影响分离效果，设计整流段可以尽量保证液体稳定流动，减少了返混，提高分离效率。 （5）采用高效填料。一般高效分离器的气、液分离室都设置高效填料，减少油滴、水滴上升或沉降的时间。填料越好，分离效率就越高。 （6）稳定可调的界面控制。利用“U”形管原理控制界面可保持油水界面稳定；通过外部调节器可方便地调节油水界面，适应油田不同时期的生产调节需要。 （7）油相加热，减少热负荷。为了减少热负荷，有些在内部设