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1、高效三相分离器1.型号释疑JMWS30X80-082.三相分离器分离原理及结构特点刚从地下开采出来的石油我们称为原油，它是复杂的油水乳化混合物，还含 有部分气体和少量泥沙。气体的主要成分是天然气和二氧化碳。为了分别得到有 利用价值的高纯度的天然气和石油，我们研制出了原油用高效三相分离器，来满 足原油开发开采者的需要。所谓的三相，就是气相、液相、固相。三相分离器的工作原理就是利用原油 中所含各物质的密度不同、粘度不同以及颗粒大小等的区别来进行分离的。来自 井口的原料油首先经过井口阀门、管线到一个加药装置，加药装置可连续可控制 的来给原油加破乳剂。这是用来降低原料油中水、油、泥沙之间的粘连混合程度
2、 以及分化乳化混合物的颗粒，有利于三相分离器更好的进行分离。我们可根据原 油的参数（粘度和温度）来看是否需要在加破乳剂之前设置水套加热炉。水套加 热炉就是对原油加热，来降低原油的粘度，提高原油的运输速度。 加了破乳剂的原料油首先进入三相分离器的一级分离装置，进口是在一级分离装 置中部，沿切线方向旋转式进入。通过旋风分离，根据离心力和重力的作用，将 原油所含的各物质由里到外、由上到下的排列为气、油、水、泥沙。为了延长分 离器的使用寿命，我们在一级分离装置的入口处沿筒壁方向增加一块垫板，这样 泥沙在冲涮筒壁时，只磨损到这块垫板。等于说是把一级分离装置能接触到的高 速流体的那段筒体壁厚进行了加强。经
3、过旋风分离，大部分气体涌向一级分离装置的上部，在分离装置的上部我 们设有一个伞状板，伞状板由三根扁钢呈120角分布支承。下部靠一个焊接在 筒体内壁上的支承圈支撑。气体冲击到伞状板之后，经过伞状板和一级分离器筒 体之间的空隙到达分离器的顶部出气口，由出气口进入二级分离装置。我们设置 这个伞状板的原因，就是因初步分离的气体中，含有部分雾状的小颗粒，颗粒中 有水和原油以及细微的泥沙，经碰撞到伞状板上之后，由于粘度的原因，大部分 都附着在伞状板的内壁上，积累到一定程度会沿伞状板的内壁边缘滴落。但还是 有少部液体被气流带走，进入二级分离器装置再进行精细过滤的分离。再谈一级分离装置中的除了气体之外的其它物
4、质，由于旋风分离利用离心力 和重力的合力原理，绝大部分液相和固相物质从分离器的底部流入三相分离器的 主体分离装置，我们在一级分离装置的底部出液口处设有一个防涡流挡板，呈 “十”字状，这是由于流体经过旋转，在分离装置的底部易形成涡流，若不设置挡 板，就会有较多一部分气体随之涌入主体分离装置，这样会使主体分离装置中流 体引起较大波动，也影响到流体中各物质的分离效果。我们根据许多科研人员的试验结果：油在水中上升的速度，远远快于水在油 中下降的速度。这就是由于油的粘度大于水的粘度的原因。这一发现使我们利用 这个原理将一级分离装置底部的流体出口的接管延长至主分离装置的底部区域。 从底部进入主分离装置，这
5、样流体会慢慢的涌出，而不是直接喷洒进入，这样大 大减小了流体在主分离装置中的波动，慢慢上升的流体中，油上升的速度快于水 下降的速度。流体中的油就会迅速的浮上水面，为了减小这些流体在主分离装置 中的振动和波浪，我们在延长管的底部附近一圈焊接一块有许多小孔的方形折边 向下的挡板。这样能有效地降低流体的流速和动能。而且还能够将流体中的乳状 团块细化。我们也考虑到流体直接冲击主分离装置的底部，会使底部钢板受到冲 涮侵蚀，寿命会大大降低，我们在主分离装置的来液底部，也设置了一块碗状垫 板。这样的形状同时使来液绝大部分都可以反弹到孔板上进行团块细化分离。当液量达到一定高度，我们在主分离装置的中部上半部设置
6、了一段填料装置。 它的结构就是规整填料，术语称TP板，又称聚结板、消泡器、斜板填料。该板 每片都呈波纹形状，就象一把挂在主分离装置内部的梳子，用于油田油水处理系 统，主要作用就是加大分离设备的工作表面积，缩短油滴浮升的距离，减小和消 除浮游在油面上的泡沫，使泡沫上附着的小液滴中的水沿波纹板沉降。还可改善 水流的稳定性，减小水流的波动，全面提高油水分离的效率。主分离装置的中后 部，连接了一个二级分离装置。二级分离装置共有两个气体入口，一个是从一级 分离装置中粗略分离的气体再次以切线的方向由中部进入二级分离装置，进行二 次旋风分离。我们在二级分离装置的入口处沿筒壁方向也增加了一块垫板，原因 同一级
7、分离装置。二级分离装置的最底部与主分离装置的顶部连通的，连通管中 间设置有一个七孔板。这样主分离装置经一级分离装置后，还有些未分出来的气 体，会由这些孔排出进入二级分离装置。还有就是从一级分离装置来的气体经过 二次分离后的一小点液体也从这个七孔板的中心孔流入主分离装置区。而且七孔 板的结构对进入的气体起到分散作用，使进入的气体中不会有更多的液体进入二 级分离装置。装置的上部，我们还设置了一个丝网除沫器。二级分离装置的顶部 为气体出口。这个丝网除沫器是定做的，由专业制造厂制造，有各种型号。这个 结构可以将气体中绝大部分的小颗粒液滴以及固体悬浮物过滤干净。过滤精度达 到5 口 m。净化后的气体可以
8、直接用于加热炉的燃气或去天然气脱硫脱碳处理厂 进行净化处理。在主分离装置的后端，我们设置了一个挡板。挡板与后端封头之间设有一个 隔板，这样形成的两个舱，就是分别装油和水的。挡板上部有个溢流堰，当主分 离装置内液体到达溢流堰高度以上，漂浮在液面最上部的密度最小的油就翻过溢 流堰流入溢流槽中，在溢流槽与挡板之间连接部位以上的左半部，我们开了一个 梯形的孔，油就从这个梯形的孔进入油舱。在挡板的右下部，我们钻有一个圆孔，一个与之大小相同的接管穿过圆孔。接管 弯成 90，水平的那个端部密封。水平的那部分方向向下的半边，均匀的布满 了些许小孔。垂直部分顶端连接一个液位调节器。密度较大的水就是从这个接管 水
9、平部分的下半部所开的许多小孔中进入，由垂直部分的顶端溢流而出，这个液 位调节器可以调节溢流堰的高度。具体的高度范围我们是根据原油的密度和它的 含水率的范围来计算后确定的。 在两个舱位底部，我们设有两个出口，分别是 排油口和排水口。舱位两外侧分别设有液位报警器接口，后端的封头两侧分别设 有浮球控制口，分别控制两个舱里液位的高度。整个主分离装置的底部，我们依次设置了三个排污口，排污口中排出的就是 一些泥沙和部分高粘度的乳状物和少部分水。主分离装置的上顶部，还设有排气 口和安全阀口。下部还有冲沙口和排净口。整个主分离装置上设有 3 个人孔，一 级分离装置筒体上设有一个人孔。这些都是为了焊接组装设备内
10、构件时，利于小 构件的搬运和人进入设备内对构件的方位调整和焊接。还有一个作用就是方便在 装置运转较长一段时间后，对分离装置内部进行检修和清理等作用。三项分离器的尺寸和结垢取决于原油的成分（就是油、水、气、泥沙的百分 含量）、密度、粘度、温度、压力以及处理量等等。所以，我们不管在接到设备设计还是设备制造的投标通知前，都要向客户索 取较详细的原油参数报告，我们会根据参数，设计出更适合客户的高效的三相分 离器来满足该工程的需要。3、工艺流程图a3 S来液除砂系统原油处理工艺流程图排污天然气去气处理系统去水处理系统变频控制系统一 |水出口 y出口4、工艺流程说明油气水通过泵增压进入三相分离器，首先进行
11、液气的分离，气进入气系统。 液相再通过整流、机械破沫等过程进入沉降室。其次液相中的油、水和少量的固 相泥砂在沉降室内分离，形成上部油层，下部水层，底部是固相泥砂。油水界面 通过水室导水管的高度来确定，形成一个稳定的油水界面。处理后的油进入油室， 水进入水室，再分别通过管道泵增压进入站场的油储运系统和水处理系统。最后 是底部的泥砂，在重力作用下进入容器下部安装的集砂斗，再利用倒吸原理制造 的排砂系统，排除容器。如果需要处理可以进入砂处理系统。砂处理系统利用旋流离心原理来分离液相和固相。处理后的砂料作为油田其 它用途，水利用泵增压进入污水处理系统。5、国内外分离技术发展现状及技术指标对比在油气分离
12、及原油脱水系统中，油气水分离设备是广泛应用和十分关键的 设备之一，其效率的高低，产品质量的优劣，直接影响着油气集输系统的工作状 况、技术经济指标和工程投资。通过几十年的发展，国内油田地面原油集输工艺 已由多段处理的密闭流程替代了原来的多段分离、大罐沉降的非密闭流程，原油 脱水脱气设备逐渐由空筒结构向多功能、高效方向发展。国外原油脱水技术发展 较快，就总的趋势来看，在着眼于充分利用来液流体能量的同时，原油脱水设备 逐渐由带有填料和各种内部元件的功能性结构取代了过去的空筒隔板结构。在新 产品开发方面，国外制造商 CENATCO 公司根据“浅池理论”，相继开发了波纹 板游离水脱除器，双向流油水分离器
13、等一批高质量的油气水分离设备；从而有力 地推动了油气水分离技术的发展。尽管国内外油气水三相分离技术发展迅速，但 从整体水平来看仍存在着分离设备内部结构简单、内部分离构件针对性不强、功 能不明确、设备处理能力低、系统运行效率低、能耗大等不足，从而造成原油脱 水工艺流程复杂；具体表现为装置的处理能力低，脱气脱水系统多为三段、四段 流程；脱水脱气设备多、投资大、能耗高。原油脱水效果不理想，一般出口原油 含水在 30左右，且波动大；分离器内部气相空间占设备容积的 50左右，造 成分离设备的液体处理能力偏低，根据以上分析，研制并推广应用高效低耗的油 气水三相分离设备对提高我国石油工业整体技术水平具有较大
14、的技术、经济价 值。JM-WS型高效油气水三相分离器作为油田原油处理和脱水系统的关键设备， 与国内传统的三相分离器以及国外的分离器相比有如下优点：效率高，由于结构设计新颖，其效率是传统三相分离器的68倍，单 位容积处理液量超过美国等先进国家。 质量高，由于自动化程度高，实现了压力、油位、水位、界面自动控制， 运行稳定，提高了产品质量，出口原油含水率低于 0.5%,达到优质净化油标准； 出口污水的含油量低于300mg/l,从而减轻了污水处理系统的负担。 流程简化，节约了工程投资。该设备可以把高含水原油及特高含水原 油一次处理成净化油，使原油脱水流程由原先的二段或三段脱水变为一段脱水， 省去了气液
15、分离器、游离水脱除器、一段加热炉、二段加热炉、电脱水器、缓冲 罐、原油中间提升泵等设备。节省投资 50以上。 能耗低，节能效果显著、节省了大量运行费用。该设备投运后，省去了 电脱水器用电和提升泵用电；使工艺流程，由开式流程变为密闭流程，大大降低 了油气蒸发损耗率。在三相分离技术领域，国际上较为著名的设备研究机构有美国的 CENATCO 公司和shell公司，他们研制的产品不仅能耗低、效果好，且已形成了系列化和标准化。下表是这些产品与 JM-WS 型三相分离器的重要技术指标对比表。我公司分离器与国际同类设备技术指标对比表设备名称WS三相分离器处理器（前苏联）CE公司规格（XL）mm3200X16
16、0003400X237003048X13692处理量ms/h525.0833.3323.1原油含水（）进口85.7085.7085.70出口V1%1-3%510%单位容积负荷m3/d.m3）151.6100.091.43从上表可以看出，JM-WS型高效三相分离器不论是在处理负荷，处理效果方 面都优于美国和前苏联的产品。在脱水质量和处理能力方面达到了国内外同类设 备先进水平。6、产品的成熟性和可靠性山东骏马设备制造集团有限公司是专业从事石油设备技术研究开发、生产经 营的高科技企业，集团还拥有一支由从事该专业的教授、高工、硕士组成的科研 开发队伍，专门从事互不相容介质分离技术的理论、应用研究和新产品的开发， 从分离理论、机理分析研究、分离设备结构优选研究、设备分离
