三相分离器的设计.pdf

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1、必要的设计参数设计压力操作压力设计温度操作温度最大气、液处理量液体密度气体比重（标态）载荷波动系数液体停留时间设计后可能存在的问题三相分离需要确定两个停留时间，即从油中分水所需停留时间和从水中分油所需停留时间。油水所需的停留时间最好由室内和现场试验确定。存在的问题是，从油中分出水珠和从水中分出油滴所需时间是不同的，使油水停留时间相同不是不是最优的设计方案。再者，停留时间法没有考虑容器形状对分离效果的影响，立式和卧式分离器在相同的时间下有不同的油水分离效果。第三，停留时间法也不能提供分离质量的数据，如水中含油率和油中含水率。三相分离器结构及原理三相分离器的结构分为分离沉降室和油室。油、气、水混合

2、物来液进入三相分离器，经整流器、波纹板组、斜板组等后大部分液体沉降到分离沉降室的液相区，极少部分液体靠液体重力继续沉降，剩余的液体经除雾器进一步分离后，气体通过压力调节阀进入天然器系统。沉降下来的油、水混合液停留一段时间后因密度的差别逐渐进行分层，水沉积在集水包和液相区的底部，液相区的上部为油层。当油层的液位高出隔油板顶部时则慢慢流入油室内，然后由油室下部的出油口排出。液相区的水沉降分离到沉降室的底层，并且经过出水阀排出。气液界面气出口进口气液界面斜板组射频溢整导油流纳挡板仪板油水界面组布液管波纹板组水出口油出口图1三相分离器结构示意图三相分离器工艺流程（1）流程三相分离器及计量部分的工艺流程

3、示意如图2所示。装置包括油气水三相分离器容器、油气水流量计、油水界面检测仪、油气水控制调节阀等。油气水在分离器内分离，天然气经气出口流量计计量流量和控制压力后，进入天然气处理系统；低含水原油经溢油堰板进入油腔，油腔内的液面由液面调节器控制；低含油污水经射频导纳油水界面仪控制的调节阀排出速度，从而控制油水界面。另外一种控制方案如图3所示。低含水原油经溢油堰板进入油腔，油腔内的液面由液面计检测，并且控制调节阀，调节排油速度。（2）主要设备如下：1）油水界面检测仪：采用美国进口DE509-15-90N射频导纳油水界面检测仪测试分离器内沉降段的油水界面高度，并且输出4-20mA电流信号。油水界面检测仪

4、由一个射频导纳界面变送器和刚性传感器组成，解决了由于分离器内油水界面不清晰，存在乳化层，乳化层上下部密度相差无几，传统差压式和浮子式界面检测装置不能长期可靠运行的难题。2）智能控制调节器：可以设定油水界面的要求高度，并且接收来自射频导纳油水界面检测仪的4-20mA油水界面高度电流信号，经过计算比较输出4-20mA电流信号控制电子式电动调节阀的开度。3）电动调节阀：接收来自液面控制器的4-20mA电流信号，控制污水的排放量，从而控制分离器内沉降段的油水界面高度到达设定值。4）浮子液面调节器：控制油腔液位的高度。5）自力式压力调节阀：控制气路的压力到设定的数值。6）气体流量计：采用智能旋进旋涡气体

5、流量计，测量三相分离器的分出的工况下气量，而且可以测量工作压力，换算出标况下的气量，并且可以累计出气体产量。7）原油流量计：采用质量流量计检测分离器分出油量，不但能够直接检测出油口质量流量，而且能够检测流体密度，换算出含水量和原油产量，精度高、工作可靠。8）污水流量计：采用质量流量计或者电磁流量计检测分离器分出水量。内构件和填料的优化1、进出口布置及问题分析油滴直径为d、密度为，在密度为的气相中所受的重力为lg3dF()glg63式中、——分离条件下油滴和气体的密度，公斤/米；lg2g——重力加速度，米/秒。气体对油滴的阻力R与油滴运动的速度、油滴在沉降方向上的投影面积、气体

6、密度成正比，可用下式表示22dRg42式中——油滴的沉降速度，米/秒；——阻力系数。气体对油滴的阻力与油滴在气体中受的重力相等时，油滴作匀速运动，联立重力、阻力方程，有4gd()lg3g由于气体的流向与油滴的沉降方向相互垂直，油滴能够沉降至集液部分的必要条件为油滴沉降至集液部分液面所需的时间应小于油滴随气体流过重力沉降部分所需的时间，即lehle或gwhg式中l——重力沉降部分的有效沉降长度；e——气体流速，米/秒；gh——油滴沉降高度，米。原油脱水原理也是基于司托克斯公式，表述为：g(wo)2dw18o式中：-2Vw――液滴下沉的速度，m·

7、s；-2g――重力加速度，m·s；-3ρo――连续相密度，kg·m；-3ρw――分散相密度，kg·m；μo—－连续相粘度，Pa·s；d――液滴直径，m。该式表明，原油中水滴的下沉速度，与油水的密度差、水滴的直径的平方成正比，与油相的粘度成反比。通常提高脱水效率采用：①提高加热温度，以降低油相的粘度和增大油水的密度差；②选择合适的存乳剂；③利用电场强化破乳，加速水滴聚结，增大水滴的粘径，使沉降速度增