天然气系统相关设备——分离设备.doc

天然气系统相关设备——分开设备
    天然气储运系统用分开设备主要用来除去天然气中悬浮的固、液相杂质。脱除固、液相杂质的目的是降低管道及设备的输送负荷、防止或降低腐蚀或堵塞的发生、保证管道与设备安全可靠运行。其中固态杂质主要是由气层中夹带出来的少量地层岩屑等杂物和设备管道中产生的腐蚀产物，而分开的主要对象是液相杂质，如地层水、凝析油等，因而天然气储运系统用的分开设备主要是气液分开设备。
    天然气储运系统中所使用的分开器种类繁多，但按其作用原理主要可分为两大类，即重力分开器和旋风分开器。其他类型的分开器有螺道式分开器、百叶窗式分开器、过滤分开器等。
    一、重力分开器
    重力式分开器有各种各样的结构形式，但其主要分开作用都是利用天然气和被分开物质的密度差(即重力场中的重度差)来实现的，因而叫做重力式分开器。重力式分开器依据功能可分为两相分开(气液分开)和三相分开(油气水分开)两种。按流体流动方向和安装形式又可分为立式分开器、卧式分开器等。
    1. 两相分开器
    (1) 立式分开器
立式重力分开器的主体为一立式圆筒体，气流一般从该筒体的中段进入，顶部为气流出口，底部为液体出口，结构与分开作用如图5-1。

    初级分开段——即气流入口处，气流进入简体后，由于气流速度突然降低，成股状的液体或大的液滴由于重力作用被分开出来直接沉降到积液段。为了提升初级分开的效果，常在气液入口处增设入口挡板或采纳切线入口方式。
    二级分开段——即沉降段，经初级分开后的天然气流携带着较小的液滴向气流出口以较低的流速向上流动。此时，由于重力的作用，液滴则向下沉降与气流分开。本段的分开效率取决于气体和液体的特性、液滴尺寸及气流的平均流速与扰动程度。
    积液段——本段主要收集液体。一般积液段还应有足够的容积，以保证溶解在液体中的气体能脱离液体而进入气相。对三相分开器而言，积液段也是油水分开段。分开器的液体排放控制系统也是积液段的主要内容。为了防止排液时的气体旋涡，除了保留一段液封外，也常在排液口上方设置挡板类的破旋装置。
    除雾段一主要设置在紧靠气体流出口前，用于捕集沉降段未能分开出来的较小液滴(10～100μm)。微小液滴在此发生碰撞、凝集，最后结合成较大液滴下沉至积液段。
    立式重力分开器占地面积小，易于清除筒体内污物，便于实现排污与液位自动控制，适于处理较大含液量的气体。但单位处理量成本高于卧式。
    (2) 卧式分开器
卧式重力式分开器的主体为一卧式圆筒体，气流从一端进入，自另一端流出，其作用原理与立式分开器大致相同，由图5-2所示，可分为以下部分。

    入口初级分开段——可具有不同的入口形式，其目的也在于对气体进行初级分开。除了入口挡板外，有的在入口内增设一个小内旋器，即在入口对气-液进行一次旋风分开。
    沉降二级分开段——此段也是气体与液滴实现重力分开的主体。在立式重力分开器的沉降段内，气流一般向上流动，而液滴向下运动，两者方向完全相反，因而气流对液滴下降的阻力较大，而卧式重力分开器的沉降段内，气流水平流动与液滴下降成90°夹角，因而对液滴下降阻力小于立式重力分开器，通过计算可知卧式重力分开器的气体处理能力比同直径立式重力分开器的气体处理能力大。
    除雾段——此段可设置在简体内，也可设置在简体上部紧接气流出口处，除雾段除设置纤维或金属网丝外，也可采纳专门的除雾芯子。
    液体储存段(积液段)——此段制定常必需合计液体必必需的在分开器内的停留时间，一般储存高度按D/2合计。
    泥沙储存段——这段实际上在积液段下部，主要是由于在水平筒体的底部，泥砂等污物有45°～60°的静止角，因排污比立式分开器困难，有时此段必需增设两个以下的排污口。
    卧式重力分开器和立式分开器相比，具有处理能力较大、安装方便和单位处理量成本低等优点。但也有占地面积大、液体控制比较困难和不易排污等缺点。
2. 三相分开器
(1)立式分开器
图5-3表示一个典型的立式三相分开器结构。流体经过侧面的入口进入分开器，在进口挡板处，流体分开出大量气体。分开出的液体经降液管输送到油气界面处而不影响撇沫。连通管上下的压力通过连通管平衡。油气水混合物经降液管出口处的分配器进入油水界面，气体从此处上升，油水也由于重力的原因分别向上向下运动从而最终达到分开油气水的目的。

有时三相分开器的底部也有采纳锥形底的。如果在生产中有较多量的砂粒时就可以使用这种结构。锥体通常具有一个与水平线成45°和60°角度以有助于产出的砂子抵抗静止角达到排污的目的。