油气集输 3-1,3-2

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1、第三章原油和天然气的分离3-1油气分离机理3-2油气分离设备3-3分离器参数计算3-4分离方式与操作条件的选择3-5油气分离操作与管理1油气分离概述油气分离是油气集输的首要任务。油气分离的方式：平衡分离和机械分离两种组成一定的油气混合物在一定的压力和温度下，只要油气充分接触，就能形成一定比例和组成的液相和气相，这种现象就是平衡分离。借助机械设备把油气两相分开的方法就是机械分离。油气分离有广义和狭义之分。广义：油、气、水、砂等分离。狭义：油、气分离。23-1油气分离机理与相平衡计算一、油气分离机理1．重力分离重力分离是利用原油与天

2、然气的密度不同，在相同条件下所受地球引力不同的原理进行分离的。2．碰撞分离碰撞分离是根据分子运动的机理，在油气分子运动的碰撞接触过程中进行的。3．离心分离离心分离是利用油气混合物作回转运动时产生的离心力进行油气分离的。3二、石油系统的平衡计算石油系统的平衡计算，主要解决这样一些问题：石油和天然气在不同的平衡条件下，有多少液体？有多少气体？哪些是液体？哪些是气体？气液两相的组成、密度等等。4⒈公式推导设L为系统中液相的总摩尔数占系统总摩尔数的摩尔分数，V为系统中气相的总摩尔数占系统总摩尔数的摩尔分数，根据物料平衡，有：L+V=1在

3、系统中，各组分的组成已知，根据组分的物料平衡可知：5式中：Xi—系统中i组分在液相中的摩尔数占液相总摩尔数的摩尔分数；（即液相中i组分的摩尔数占液相总摩尔数的摩尔分数）Yi—系统中i组分在气相中的摩尔数占气相总摩尔数的摩尔分数；（即气相中i组分的摩尔数占气相总摩尔数的摩尔分数）引入常数Ki——系统中第i种组分的平衡常数，表示气液相平衡时，体系中第i种组分在气相中摩尔分数与在液相中摩尔分数之比。6XiL—系统中i组分在液相的摩尔数占系统总摩尔数的摩尔分数；yiV—系统中i组分在气相的摩尔数占系统总摩尔数的摩尔分数；ni—系统中i组

4、分的摩尔分数。将相平衡方程：代入上式，则：7同理可得：泡点方程露点方程8对Ki几点说明：（1）有平衡常数的定义可知，某组分平衡常数的大小，在某种意义上表示了该组分在系统中的挥发性能强弱。K>1挥发性较强，该组分倾向于浓集在气相中；K<1,挥发性弱，该组分倾向于浓集于液相中。（2）Ki不仅与组分的性质有关，还与系统的温度、压力等状态参数有关。（3）Ki值得确定：一是可以按照定义式，根据气液相平衡时混合物中的每一组分在气液相中的化学位相等的原则，由状态方程计算各组分的平衡常数；二是根据实验获得的相关图表查取。9⒉平衡计算的基本步骤与

5、方法⑴按规定的P、t条件，查各组分的平衡常数Ki；⑵按方程L+V=1，假设L和V；⑶由方程或计算Xi或Yi；10⑷校核L和V是否正确①若求得的Xi、Yi满足ΣXi=1ΣYi=1则所假定的L和V值是正确的，Xi和Yi值也为所求；②如求得的Xi和Yi不满足ΣXi=1ΣYi=1则：要重新假定L和V值，重新计算，直到满足ΣXi=1ΣYi=1为止。113.压力和温度对相平衡的影响压力对相平衡的影响（图2-6）（1）液相的量随平衡状态压力的升高而增加，组分的相对分子质量越小，这种变化越明显，C7以上的平衡液量基本不随压力变化。（2）在不同压

6、力范围内，平衡液量变化率不同，低压区，各组分的平衡液量随压力升高而增加，且变化速率较快；中压区，大部分组分的液量仍随压力升高增加，但变化平缓，大相对分子质量组分的平衡液量还随压力升高下降；在10MPa以上的高压区，只有C1和C2的平衡液量还随压力升高而增加，其余组分都随压力减少。（3）总平衡液量的变化趋势与组分平衡液量的变化趋势类似，在5MPa以下，总平衡液量随压力升高而增加的速度较快；在5MPa以上，总平衡液量随压力升高而增加的速度较慢。12（4）有以上的规律可知，在较高的压力下增加的平衡液量，主要是相对分子质量较小的组分，而

7、过多的轻组分溶于液体中，对油品的储运和运输过程的稳定性是不利的，所以油气分离的压力不宜过高，一般控制在4~5MPa。温度对相平衡的影响（图2-7）（1）各组分的平衡液量和总平衡液量，都随温度的降低而增加，组分的相对分子质量越小，变化速率越大。在温度较低，如0℃以下，特别是-10℃以下时，总平衡液量增加的主要是C1、C2和C3等轻组分的增加，这对油品储存于运输过程的稳定性也是很不利的，所以，油气分离的温度不宜过低，一般在0℃以上。133-2油气分离设备油气分离设备就是油气分离器，它是将油井产物分为气液两相或油气水三相的机械设备。1

8、4一、分离器的分类1、按其功能不同，可分为气液两相分离器和油气水三相分离器两种；2、按其形状不同，可分为卧式分离器、立式分离器、球形分离器等；3、按其作用不同，可分为计量分离器和生产分离器等；4、按其工作压力不同，又可分为真空分离器（<0.1MPa）、低压分离器