海上油气处理工艺设计
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海上油气处理工艺设计
以上介绍的是沉降速度的计算办法，具有一定沉降速度的油滴能否分离出来，还要看分离器的形式和分离器重力沉降部分中气体的流速。下面介绍一下气体流速的计算。
1)气体的允许流速
立式分离器中，气流方向与油滴沉降方向相反。因此，油滴能够沉降的必要条件是:油滴的沉降速度Wu必需大于气体流Wg，即Wu>Wg
卧式分离器，气流方向与油滴沉降方向垂直，因此，汕滴能够沉降至集液部分的必要条件是:油滴沉降至集液部分液面所需时间应小于油滴流过重力沉降部分所需时间，即:
式中—重力沉降部分的有效长度，即入口分流器至气体出口的水平距离，一般取为圆筒部分长度的0.6—0. 8倍，m; Wg—气体流速，m/s;
h—油滴沉降高度，一般为(1/4-1/2)D,m
为使问题简化，推导油滴沉降速度时作过若干假设，实际情况较复杂，与假设情况出入较大，但理论上尚无完善解决方法，考虑到以上原因，求取允许气体速度时可利用下列公式: 立式分离器中:
(2—3—7)
卧式分离器中:
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（2—3—8)
当“h=1/2D
(2—3—9)
式中Wn—粒径为
的油滴沉降速度，m/s
初步计算时，气体的允许流速可按下列经验公式计算:
(2—3—10)
式中系数K的选取按表2—3—18选取，也可参考雪夫龙设计手册中更详细的参数值。
注:h—油气混合入口至液面的距离;
l。-油气混合物入口分流器至气体出口的距离; 2)除雾器的适宜气速Wg
网垫除雾器的适宜气速是分离条件下液体密度和气体密度的函数，经验公式如下:
(2—3—11)
式中K取0 .107。
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求出Wg后，可按分离条件下气体流量确定垂直于气流方向的除雾网面段。除雾网的厚度一般取100—150mm，即可除去99%的10—100为245一490Pa
3．从原油中析出气泡的计算
影响原油中析出气泡的主要因素有:(1)原油黏度。黏度越大，原油中夹带气泡越不易浮至液面，造成含气量大;[2)原油在分离器中停留时间。原油停留时间过短，溶解于原油中气泡就来不及折出;(3)分离压力.压力愈高，气液密度差愈小，气泡就愈不易浮出液面。
从原油中分出气泡的过程，与从气体中分出油滴极为相似。由于原油黏度大，气泡上浮进度较慢，雷诺数较小，其流态一般总处于层流区。因而气泡匀速上升的速度可用下式计算:
的油滴，压降一般
(2一3一12)
式中da—气泡直径，
气泡从原油中分出的必要条件是:气泡上升速度应大于分离器集液部分任一液面下降的平均速度(W)
根据W即可分别确定卧式和立式分离器的工艺参数。由于理论计算较复杂，一般根据停留时间来保证气泡的分离，从而确定分离器的尺寸。
根据我国原石油工业部设计规范，一般原油在分离器中的停留时间为1一
3min，起泡原油为5 -- 20min;国际上对原油分离停留时间的要求与我国大致相同，一般推荐API 1ZJ《油气分离规范》中的规定，见表2一3一I9和表2 -3一20
4油、水分离计算
水中油滴和油中水滴在分离器内的运动一般属于层流范围，达到匀速上升或沉降时的速度亦可用下式计算:
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式中w—油滴上升或水滴沉降速度，m/s ; d—油滴或水滴直径，m; Pw ,PL重、轻组分密度，kg/m3;
由于油的黏度远远大于水的黏度，故从水中分出油滴要比从油中分出水滴容易。水在容器的停留时间也相应比油停留时间短。由于油、水密度差小于油、气密度差，故要求油、水在分离器内有较长的停留时间(参见表2—3—20)。简化计算时，可以将油、水停留时间考虑相同，计算油中分离出水滴的沉降速度。
对于液体的停留时间，在实际设计中要根据原油的物性、分离要求等具体情况，适当改变。如在初步分离过程中，分离出原油含水量可以高些，设计时即可适当缩短液体停留时间，从而减小分离器的尺寸，特别是对于海上平台，总是希望在满足要求的情况卜尽量减小分离器尺寸，从而可以减少平台设施的重量，停留时间需要综合考虑系统要求、技术可行性和经济性等各方面因素。 5.分离器尺
寸的确定
设计分离器的尺寸必须满足油、气、水分离要求，其尺寸的确定就是根据以上油、气、水分离的原则来计算的。下面就介绍分离器尺寸的确定方法。 由于实际生产时，分离器进料不稳，为保证分离要求，计算分离器尺寸时引入波动系数
,一般取
=1. 25。
下面分别介绍立式和卧式分离器尺寸的确定。 1)立式分离器尺寸的确定
根据前面介绍的方法先求出气体的允许气速Wg
若已知分离条件下气体处理量为Q则可用下式求分离器直径:
引入波动系数
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，则 (2一3一14)