文档介绍：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(<)、低压(<)、中压(~)和高压(>)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