三相分离器处理量计算

UASB设计计算书1.厌氧塔的设计计算 1.1反应器结构尺⼨设计计算（1）反应器的有效容积设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v = 进出⽔COD 浓度)/(20000L mg C = ，E=0.70 V=3084000.570.0203000m N E QC v =??= ，取为84003m 式中Q ——设计处理流量d m /3C 0——进出⽔COD 浓度kgCOD/3m E ——去除率 N V ——容积负荷（2）反应器的形状和尺⼨。

⼯程设计反应器3座，横截⾯积为圆形。

1）反应器有效⾼为m h 0.17=则横截⾯积：)(4950.1784002m hV S ＝有效==单池⾯积：)(16534952m n S S i ===2) 单池从布⽔均匀性和经济性考虑，⾼、直径⽐在1.2：1以下较合适。

设直径m D 15=，则⾼182.1*152.1*===m D h ，设计中取m h 18= 单池截⾯积：)(6.1765.714.3)2 (*14.3222'm h D S i =?== 设计反应器总⾼m H 18=，其中超⾼1.0m单池总容积：)(3000)0.10.18(6.176'3'm H S V i i =-?=?= 单个反应器实际尺⼨：m m H D 1815?=?φ反应器总池⾯积：)(8.52936.1762'm n S S i =?=?= 反应器总容积：)(900033000'3m n V V i =?=?=（3）⽔⼒停留时间（HRT ）及⽔⼒负荷（r V ）v Nh Q V t HRT 722430009000=?==)]./([24.036.176********h m m S Q V r =??==根据参考⽂献，对于颗粒污泥，⽔⼒负荷)./(9.01.023h m m V r -=故符合要求。

1.7.2 三相分离器构造设计计算（1）沉淀区设计根据⼀般设计要求，⽔流在沉淀室内表⾯负荷率)./(7.023'h m m q <沉淀室底部进⽔⼝表⾯负荷⼀般⼩于2.0)./(23h m m 。

IC三相分离器设计一、IC基本尺寸：有效容积1080m³，直径=8m，底部面积50㎡，H=20m；二、三、IC上层三相分离器设计1、上层三相分离器参照UASB设计，外循环泵取水口放置于第二反应区，为保证第二反应区上升流速＜1m/h（运行时控制在0.4-0.8）；则最大（进水量＋外循环量）≤50m³/h（运行时控制在20-40）；2、上层三相分离器设计计算①沉淀区设计沉淀区表面负荷率：Q/S=12.5/50=0.25m³/㎡*h，符合要求②回流缝设计取h2=1.41，倾角为55°，计算b1=0.9875m，设单元三相分离器的宽度为2.6m，则b2=0.625m；即设置三组三相分离器下三角形集气罩之间面积S1=2*6*b2+8*b2=12.5㎡，计算该处污泥回流缝的上升流速v1=Q/S1=12.5/12.5=1m/h＜2m/h满足要求；令上三角形集气罩回流缝的宽度为0.32m＞0.2m，S2=（4*6+2*8）*0.32=12.8㎡计算上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间的上升流速v2=Q/S2=0.98＜v1＜2m/h，满足要求。

③气液分离设计BC=c/sin35°=0.32/0.5736=0.56m，取AB=0.3，夹角为58.8°，计算上三角形集气罩高度为0.8m，取水深h1=1.2m，设沼气气泡直径为0.008cm，废水密度为1.01g/cm³，碰撞系数为0.95，沼气密度为0.0012g/cm³，计算Vb=6.01m/h经过校核Vb/Va=6.01/0.98=6.13＞BC/AB=0.56/0.3=1.87，满足设计要求。

二、下层三相分离器设计设计IC去除率为70%，进水COD8000mg/L,出水COD2300mg/L；第一反应区占总去除率的85%，计算总去除1710kgCOD/d，沼气产率按0.4m³/kgCOD计算，总计产生684m³/d沼气，假设每方沼气提升1-2m³/d废水，计算总计提升液体为684-1368m³/d，即28.5-57m³/h；外循环泵+进水最大流量为40m³/h，内循环泵为90m³/h（取水管安置于下层三相分离器下）；第一反应区最大流量为187.5m³/h，计算第一反应室最大升流速度为3.75m/h；通过下层三相分离器最大流量为40+57*15%=47.65m³/h，即通过三相分离器最大升流速度为0.95m/h；以最大升流速度设计IC下层三相分离器；三相分离器示意图见图1-1；①沉淀区设计沉淀区表面负荷率：Q/S=47.65/50=0.95m³/㎡*h，符合要求②回流缝设计设置一组三相分离器，d=8m，取AB为1.15m，下三角罩为52°，则下三角高为h=3.65m,下三角过水断面为S1=3.14*4*4-3.14*2.85*2.85=25.6㎡，则V1=Q/S1=47.65/25.6=1.86m/h＜2m/h，符合要求；令上三角形集气罩回流缝的宽度为0.3m＞0.2m，取上集气罩离下集气罩水平距离为1.2m，通过计算得出S2=37㎡，V2=1.29m/h＜V1＜v1，符合要求；③气液分离设计设沼气气泡直径为0.01cm，废水密度为1.03g/cm³，碰撞系数为0.95，沼气密度为0.0012g/cm³，净水运动粘滞系数v=0.0101c㎡/s计算Vb=9.58m/h Vb/va=9.58/1.29=7.4＞BC/AB=1.54/0.3=5.1。

厌氧最重要的三相分离器的设计你懂吗EGSB、UASB等所有的厌氧内部的三相分离器等是指反应器内的三相分离器造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。

对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用；我们根据实践和工程经验汇总三相分离器应满足以下几点要求：1、沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h；2、三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5～1.0m；3、沉淀区四壁倾斜角度应在45º～60º之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；4、沉淀区斜面高度约为0.5～1.0m；5、进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；1､沉淀区的设计主要考虑沉淀区的表面积和水深这两个因素｡由于沉淀区的厌氧污泥与出水中残余的有机物尚能起生化反应,在沉淀区仍有少量的沼气产生，对沉淀区的固液分离有些干扰，因此在处理高浓度有机废水时,表面负荷率应采用得小一些，一般表面负荷率<1.0m³/h，且沉淀区进水口的水流上升速度应小于2m/s｡为获得良好的固液分离效果，沉淀区斜面的高建议为0.5~1.0m，斜面与水平方向的夹角在45°~60°之间，且光滑，以利于污泥下滑返回反应区。

总沉淀水深应≥1.5m，水力停留时间介于1.5～2h，分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。

2､回流缝的设计为了使回流缝的水流稳定,回流缝中水流的速度不能太高,以确保良好的气､固､液三相的分离效果,并使沉淀区沉降下来的污泥能迅速顺利地回流至反应区,回流缝中水流速度一般<2m/s｡为达到气液分离目的,气封与沉淀区的斜面必须重叠｡重叠的水平距离越大,气体的分离效果越好,对沉淀区固液分离效果的影响越小,重叠部分一般在0.1~0.2m之间｡3､气液分离设计确定了三相分离器的基本尺寸后,还应校核气液分离效果是否满足要求｡为了保证气泡不进人沉淀室,就必须使回流缝宽度和气液分离斜面的长度,以及气泡上升速度满足一定的关系,以使气泡合成速度方向的指向不低于沉淀室的缝隙口边缘点｡气泡分离而不进入沉淀室的必要条件是：vb/va>BC/AB｡气泡垂直上升速度vb的大小与碰撞系数β,气泡直径dg(cm),水温T(℃),废水的密度ρl(g·cm-3)和气体的密度ρg(g/cm³),废水的动力粘滞系数μ(g·cm-1s-1)和运动粘滞系数γ(cm2·s-1)等因素有关｡当雷诺数Re<2时,气泡的上升流速可用斯托克斯公式计算:vb=β×g(ρl-ρg)d2g÷(18×μ)｡假设能分离气泡的最小直径dg=0.008cm,则当20℃时沼气泡上升速度：vb=0.95×981×(1.03-1.2×10-3)×0.0082÷(18×2×10-2)=0.170cm/s=6.13m·h-1,则vb/va=6.13/1.94=3.16,BC/AB=0.613/0.282=2.17,满足vb/va>BC/AB｡因此,三相分离器可脱除dg≥0.008cm的沼气泡｡4、出水系统出水收集装置设于厌氧反应器顶部,尽可能均匀地收集处理后的废水｡每个三相分离器单元之上对应一个集水槽,槽上设三角堰,即每个池格为4组平行出水堰的多槽出水方式｡出水堰口负荷满足小于1.7L·s-1m-1)的要求,出水系统的设计方法与沉淀池出水装置相同｡集水槽及堰板采用玻璃钢材质或不锈钢材质｡5、排泥系统池的底部设1 根DN150 的排泥管，采用重力排泥方式。

油量Qo 7.14
m3/min 水量Qw m3/min 气量Qg
0.5m3/min 选择水在分离器内停留时间tw
5min
选择油在分离器内停留时间to 1min
分离器长径比 b=L/D 3液体横截面占筒体截面的比例a
0.8分离器内液体占有体积V L =Qo×to+Qw×tw
7.14
m3
1.5590945m T/T长度 L
4.6772835
m
选取直径 D 1.6m 选取T/T长度 L 4.8m 气相有效长度Le=L-D 3.2m 液相有效长度Le=0.75L
2.4
m
三相分离器计算
第一步 初选分离器尺寸
1、给出油气水体积流量，单位m3/min 卧式罐通常为3~5，立式通常为3.5~5
3、选定分离器尺寸视气量决定，气量大可选0.5，气量小可选0.8通常相等
2、由VL=（πD 2/4）×a×bD=Qo×to+Qw×tw反推直径D
1.2、1.4、1.6、1.8、
2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、
3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、
4.0、)，圆筒长度范围1.8-16.8m，增量0.8m（即1.8、2.6、3.4、4.2、
5.0、5.8、
6.6、
7.4、
8.2、
9.0、9.8、10.6、11.4、12.2、13.0、13.8、14.6、15.4、16.2、16.8)
3
4L V D a b π
⨯=∙∙
第二步 按各相所需面积选分离器尺寸。

一、三相分离器结构及工作原理1。

三相分离器的工艺流程所有来油经游离水三项分离器分离再添加破乳剂进入换热器加热升温至70~75℃然后进入高效三相分离器进行分离，分离器压力控制在0.15~0.20Mpa,油液面控制在80~100cm、水液面控制在100～120cm,除油器进出口压差控制在0.2Mpa，处理合格后的原油含水率控制在2％左右经稳定塔闪蒸稳定后进入原油储罐,待含水小于0.8%后外输至管道。

2。

三相分离器工作原理各采油队来液由分离器进液管进入进液舱，容积增大，流速降低，缓冲降压，气体随压力的降低自然逸出上浮，在进液舱油、气、水靠比重差进行初步分离。

分离后的水从底部通道进入沉降室。

经过分离的液体经过波纹板时，由于接触面积增加，不锈钢波纹板又具有亲水憎油的特性，再进行油、气、水的分离.随后进入沉降室，靠油水比重差进行分离;通过加热使液体温度增加，增加油水分子碰撞机会，加大了油水比重差；小油滴和小水滴碰撞机会多聚结为大油滴和大水滴,加速油水分离速度；油上浮、水下沉实现油、水进一步分离；油、气和水通过出口管线排出。

2.1重力沉降分离分离器正常工作时，液面要求控制在1/2~2/3之间。

在分离器的下部分是油水分离区。

经过一定的沉降时间，利用油和水的比重差实现分离。

2.2 离心分离油井生产出来的油气混合物在井口剩余压力的作用下，从油气分离器进液管喷到碟形板上使液体和气体，在离心力的作用下气体向上,而液体(混合）比重大向下沉降在斜板上，向下流动时，还有一部分气体向气出口方向流去，当气体流到削泡器处，需改变气体的流动方向,气体比重小，在气体中还有一部分大于100微米的液珠与消泡器碰撞掉下沉降到液面上，同时液面上的油泡碰撞在削泡器，使气体向上流动,完成了离心的初步气液分离2.3碰撞分离当离心分离出来的气体进入分离器上面除雾器,气体被迫绕流，由于油雾的密度大，在气体流速加快时，雾状液体惯性力增大，不能完全的随气流改变方向，而除雾器网状厚度300mm截面孔隙只有0.3mm小孔道，雾滴随气流提高速度,获得惯性能量，气体在除雾器中不断的改变方向，反复改变速度，就连续造成雾滴与结构表面碰撞并吸附在除雾器网上.吸附在除雾器网上油雾逐渐累起来,由大变小，沿结构垂直面流下，从而完成了碰撞分离。

三相分离器性能评估结果与分析报告目录一、分离效率评估结果 (2)二、压降与能耗评估结果 (4)三、稳定性与耐用性评估结果 (7)四、操作与维护便捷性评估结果 (10)五、综合性能评估与对比分析 (14)声明：本文内容来源于公开渠道或根据行业大模型生成，对文中内容的准确性不作任何保证。

本文内容仅供参考，不构成相关领域的建议和依据。

一、分离效率评估结果（一）分离效率的定义与重要性分离效率是衡量三相分离器性能的核心指标之一，它直接关系到UASB反应器整体的处理效能。

在UASB反应器中，三相分离器的主要任务是将沼气、污泥和污水进行有效分离，确保沼气顺利排出，污泥沉淀并返回反应器底部，而处理后的污水则从反应器上部流出。

高效的分离效率不仅可以提高污水处理效率，还能降低能源消耗，维持系统的稳定运行。

（二）分离效率评估方法与过程1、评估指标选择为了全面评估三相分离器的分离效率，选择了多个评估指标，包括沼气收集效率、污泥回流效率、污水出水质量等。

这些指标能够综合反映三相分离器在气、液、固三相分离方面的性能。

2、数据收集与分析通过实地监测和实验室分析，收集了UASB反应器在运行过程中的相关数据，包括沼气产量、污泥浓度、污水出水COD浓度等。

通过对这些数据的分析，可以评估三相分离器的分离效率，并找出可能存在的问题和改进方向。

3、影响因素分析在评估过程中，还考虑了多种影响分离效率的因素，如流速、温度、pH值、有机物负荷率和混合程度等。

这些因素对三相分离器的性能具有重要影响，因此在评估过程中需要予以充分考虑。

（三）分离效率评估结果与分析1、沼气收集效率经过评估，发现三相分离器的沼气收集效率较高，能够稳定地将沼气从反应器中排出。

这得益于三相分离器集气罩的合理设计和沼气收集系统的优化。

然而，在某些工况下，如流速过高或沼气产量过大时，沼气收集效率可能会受到一定影响。

因此，需要进一步优化沼气收集系统，提高沼气收集的稳定性和效率。

IC三相分离器设计一、IC基本尺寸：有效容积1080m³，直径=8m，底部面积50㎡，H=20m；二、三、IC上层三相分离器设计1、上层三相分离器参照UASB设计，外循环泵取水口放置于第二反应区，为保证第二反应区上升流速＜1m/h（运行时控制在0.4-0.8）；则最大（进水量＋外循环量）≤50m³/h（运行时控制在20-40）；2、上层三相分离器设计计算①沉淀区设计沉淀区表面负荷率：Q/S=12.5/50=0.25m³/㎡*h，符合要求②回流缝设计取h2=1.41，倾角为55°，计算b1=0.9875m，设单元三相分离器的宽度为2.6m，则b2=0.625m；即设置三组三相分离器下三角形集气罩之间面积S1=2*6*b2+8*b2=12.5㎡，计算该处污泥回流缝的上升流速v1=Q/S1=12.5/12.5=1m/h＜2m/h满足要求；令上三角形集气罩回流缝的宽度为0.32m＞0.2m，S2=（4*6+2*8）*0.32=12.8㎡计算上三角形集气罩与下三角形集气罩斜面之间的上升流速v2=Q/S2=0.98＜v1＜2m/h，满足要求。

③气液分离设计BC=c/sin35°=0.32/0.5736=0.56m，取AB=0.3，夹角为58.8°，计算上三角形集气罩高度为0.8m，取水深h1=1.2m，设沼气气泡直径为0.008cm，废水密度为1.01g/cm³，碰撞系数为0.95，沼气密度为0.0012g/cm³，计算Vb=6.01m/h经过校核Vb/Va=6.01/0.98=6.13＞BC/AB=0.56/0.3=1.87，满足设计要求。

二、下层三相分离器设计设计IC去除率为70%，进水COD8000mg/L,出水COD2300mg/L；第一反应区占总去除率的85%，计算总去除1710kgCOD/d，沼气产率按0.4m³/kgCOD计算，总计产生684m³/d沼气，假设每方沼气提升1-2m³/d废水，计算总计提升液体为684-1368m³/d，即28.5-57m³/h；外循环泵+进水最大流量为40m³/h，内循环泵为90m³/h（取水管安置于下层三相分离器下）；第一反应区最大流量为187.5m³/h，计算第一反应室最大升流速度为3.75m/h；通过下层三相分离器最大流量为40+57*15%=47.65m³/h，即通过三相分离器最大升流速度为0.95m/h；以最大升流速度设计IC下层三相分离器；三相分离器示意图见图1-1；①沉淀区设计沉淀区表面负荷率：Q/S=47.65/50=0.95m³/㎡*h，符合要求②回流缝设计设置一组三相分离器，d=8m，取AB为1.15m，下三角罩为52°，则下三角高为h=3.65m,下三角过水断面为S1=3.14*4*4-3.14*2.85*2.85=25.6㎡，则V1=Q/S1=47.65/25.6=1.86m/h＜2m/h，符合要求；令上三角形集气罩回流缝的宽度为0.3m＞0.2m，取上集气罩离下集气罩水平距离为1.2m，通过计算得出S2=37㎡，V2=1.29m/h＜V1＜v1，符合要求；③气液分离设计设沼气气泡直径为0.01cm，废水密度为1.03g/cm³，碰撞系数为0.95，沼气密度为0.0012g/cm³，净水运动粘滞系数v=0.0101c㎡/s计算Vb=9.58m/h Vb/va=9.58/1.29=7.4＞BC/AB=1.54/0.3=5.1。

设计参数（1）液体介质资料A．液体流量：53.00 m3/h ；B．油比重900.7 kg/m3；C．原油含水量：30.00 %D．原油发泡程度：有（有、无）；E．原油动力粘度：0.75 Pa.s；F．水的动力粘度：4.5×10-4 Pa.s；G．水密度：1070.00 kg/m3H．气密度 3. 90 kg/m3I．气体流量4388.00 m3/hJ．气粘度 1.22×10-5Pa.SK．压缩因子Z 0.958L．是否有断塞流：无（有、无）；M．设计处理余量50.00 %N 油相停留时间10.00 minO水相停留时间10.00 minP设计温度49.00 ℃Q操作温度38.00 ℃R设计压力3000.00 KPaS操作压力2000.00 KPaT最小长径比 2.50X最大长径比 5.00Y 控制粒径500.00 μm（2）气体介质资料A．气体处理量：4388.00 m3/h；B．标准状态下气体密度： 3. 90 kg/m3；C．操作条件下气体动力粘度： 1.22×10-5 Pa.s；（3）设计条件A．操作温度：38.00℃；B.设计温度49.00 ℃C．操作压力：2000.00 MPa；D．分离器型式：（立式、卧式、球形）卧式；E．分离器功能：（两相、三相）三相；F．分离后允许原油含水量：5~10 %（质量比）；G．水中含油量： 1000 mg/L；H．缓冲时间：10.00 min；I．分离后气体带液量是否需要检测：不（需、不）；J．分离器是否设有排液泵：设（设、不）；K．控制仪表类型：气动（电动或气动）。

分离器工艺计算1分离器选型根据已知参数，此原油处理中固体杂质含量较少，位于陆路，占地面积因素要求较小，分离性能要求较高，存在乳状液，泡沫等因素，气液处理量较大，液量变化大，对缓冲性能要求高，气液比约20:1，设计分离温度49℃，鉴于以上因素，选择卧式三相分离器。

一、工艺委托参数：工作压力P'w： 1.661Mpa 工作温度：18.5℃处理气量：352m3/d 原油密度：894.9kg/m3油处理量：40m3/d 停留时间：10min含水率:10%水的密度：1013kg/m3液体加热温度：℃ 入口：18.5 进口：18.5天然气组分：(Vi%)C1 C2 C3 iC4 nC4 iC50.2850.1410.1580.0530.141 4.49nC5 C6 C7 N2 CO2 H2O0.03440.07030.053000.065二、基本参数的确定：1.天然气组分数三相分离器工艺计算书分子量M：3.6603563.天然气相对密度△g：0.1263764.临界压力Pc:0.280427Mpa 5.临界温度T'c：9.274789 ℃=282.2748K6.工作温度：t=18.5℃Tw= t+273=291.5K7.工作压力Pw:P'w= 1.661MPaPw=P'w+0.1= 1.761Mpa(绝）8.对比压力Pr：Pr=Pw/Pc= 6.2797029.对比温度Tr：Tr=Tw/T'c= 1.03268210.压缩因子Z：（0≤Pr≤2;1.25≤Tr≤1.6)Z=1+(0.34Tr-0.6)Pr=-0.5629411.1大气压下定压比热C0p：C0p i=∑y i Cp i=0.021887(卡/克.℃)M=∑y i m i=△g=M/28.964= Pc=∑Pc i y i= T'c=∑y i Tc i=C0p=C0p i M=0.080113(卡/克.℃)12.标准状态下大气压Ps:Ps=0.1MPa 13.标准状态下温度Ts:(To=20℃ 或0℃）To=0℃Ts=To+273=273K 14.标准状态下空气密度ρa(Ts=20℃时取1.205；Ts=0 ℃时取1.293):ρa= 1.293kg/m3 15.标准状态下气体密度ρgs:ρgs=ρa△g=0.163404kg/m3 16.分离条件下气体密度ρg:ρg=ρgsPwT s/(PSTwZ)=-4.7872kg/m3 17.分离条件下气体动力粘度μg:x=2.57+0.2781△+1063.6/gTw= 6.253859y=1.11+0.04x= 1.360154c=2.415(7.77+0.1844△)Tw1.5x1g0-4/(122.4+377.58△+1.8Tw)g=0.01348112μ=cexp[x(gρ/1000)y]g=#NUM!mPa.s18.原油20℃时的密度ρ：20ρ20=894.9kg/m319.原油工作温度下的密度ρo:(0~50℃) §=1.828-0.646732ρo=ρ20-§(t-20)=895.8701kg/m320.原油15℃时的密度ρ：15ρ15=ρ-§(t-2020)=898.1337kg/m321.阿基米德准数Ar:Ar=d3(ρ-ρg)gρo/μg2=#NUM!g22.油滴沉降状态处于过渡区，雷诺数Re:Re=0.153Ar0.714=#NUM!23.液相截面高度与容器直径之比η:η=h/D=0.624.油滴匀速沉降速度ω0:ω0=μRe/dρg=#NUM!m/sg25.容器长度与直径之比L/D：3~526.分离器允许气体流速ω:ghω=0.49(3gh~5)ω/(1-η)=#NUM!~#NUM!m/s三、分离器外形尺寸的确定：1.油处理量Qo：40m3/d2.原油含水率ηi:10%3.水的密度ρw： ρw=1013kg/m34.液体综合密度ρl:ρl=ρwηi+ρo(1-ηi)=907.5831kg/m35.液体处理量Q:Q=Q oρ20/(1000(1-ηi))=39.77333(t/d) /ρl=43.82335m3/d 6.水处理量Qw:Q w=ηiQ= 3.977333(t/d)/ρw= 3.926292m3/d 7.载荷波动系数β： 1.28.液相所占截面积与分离器横截面积之比n2:n2=[(2η-1)(1-(2η-1)2)1/2+arcsin(2η-1)]/π+1/2=0.626479.出油口高度与分离器直径之比η1：η1=0.110.出油口以下弓形截面积与分离器横截面积之比n1:n1=[(2η1-1)(1-(2η1-1)2)1/2+arcsin(2η1-1)]/π+1/2=0.05204401 11.液体在分离器中的停留时间t:t=10min12.分离器直径D：D=[(Qtβ)/(360π(L/D)(n2-n1))]1/3=0.646189~0.54501711m 13.分离器实际外形尺寸：直径D= 1.4m长度L= 5.6m四、气体处理量核算：1.容器长度与直径之比K1:K1= L/D=42.分离器允许气体流速ωgh:ωgh=0.49K1ω0/(1-η)=#NUM!3.分离器实际处理能力Q'gsQ'gs=67858D2(1-n2)ωghPwTs/(PsTwZ)=#NUM! >352m3/d结论：满足要求五、网垫除雾器计算：1.气体处理量Qgs: Qgs=352m3/d2.分离条件下气体的实际处理量Q g:Q g=Q gs TwPsZ/(PwT s)=-12.015m3/d3.网垫除雾器的气体流速ωg:ω=K[(ρo-gρg)/ρ]0.5=#NUM!m3/sg4.网垫面积A:A=Q g/(86400ωg)=#NUM!m25.丝网单丝直径D0:0.00015m6.斯托克斯准数S t:S t=d2ρoωg/(18μg D0)=#NUM!7.单丝的捕集效率η:查图3-27η=0.788.捕雾效率E:0.989.网垫比表面积a:590m2/m310.除雾器网垫厚度H:H=-3πln(1-E)/(2aη)=0.040059m11.丝网除雾器直径 Ds：Ds=(4A/π)1/2=#NUM!m实际取值：Ds=m六、分离器进出口管确定：1.流动状态下气液混合体密度ρM：ρ=(ρ1Q+MρgQg)/(Q+Qg)=1252.214kg/m3 =78.1730091lb/ft3 2.常数C(无固体杂质为100，含有沙子为50~75）:503.进口管流体冲刷腐蚀速度V e:Ve=C/ρ1/2= 1.72368m/sm4.出气管气体流速V2:V2=15m/s5.出油口液体流速Vo Vo=1m/s6.出水口液体流速Vw=1m/s7.进口管直径确定d1:d1=103[4Qg/(πVe)]1/2=#NUM!mm8.出气管直径确定d2:d2=103[4Qg/(πV2)]1/2=#NUM!mm直径确定do:do=103[4Qo/(πVo)]1/2=24.27885mm10.出水口直径确定d w:dw=103[4Qw/(πVw)]1/2=7.60658mm进口管径实际取值：DN=mm出气管径实际取值：DN=mm出液管径实际取值：DN=mm 七、安全阀的计算：1.安全阀的安全泄放量W s：W s=Q gρ/24= 2.396596kg/hg2.分离器设计压力P:P=0.4MPa3.安全阀出口侧压力（绝）P0：P0=0.1Mpa开启压力P z：Pz=P=0.4Mpa 5.安全阀排放压力(绝）P d：Pd=1.1P+0.1=0.54Mpa6.气体绝热系数k：C pi0=∑y i C pi=0.021887C p0=C pi0M=0.080113查图2-27△C p=0.07C p=C p0+△C p=0.150113查图2-29C p-C v=2C v=C p-5=-1.84989k=C p/C v =-0.081157.临界条件：P0/P d=0.185185<(2/(k+1))k/(k-1)=1.06011458条件判别： 属于：临界状态8.气体特性系数C：C=520[k(2/(k+1))(k+1)/(k-1)]1/2=#NUM!9.安全阀额定泄放系数K:K=0.6510.安全阀排放面积A：A=W S/(7.6x10-2CKPd(M/ZTw)1/2=#NUM!mm2阀数量N：N=1个12.安全阀喉径d0：d0=(4A/（N*π))1/2=#NUM!mm结论：安全阀选用 A44Y-16C 公称直径DN100 数量：1个八、热负荷确定：1.原油入口温度：t1=18.5℃2.原油出口温度：t2=18.5℃3.被加热原油质量流量W o：W o=ρoQo=1493.117kg/h4.被加热原油含水率η1:η1=30%5.被加热水的质量流量Ww:W W=W oη1/(1-η1)=639.9072kg/h6.原油比热C O(按出口温度t2计算):Co=(1.687+3.39x10-3t2)/[4.1868(ρ15)1/2]=0.440976kcal/kg*℃7.水的比热C w： C w=1kcal/kg*℃8.加热所需的热负荷QR:Q R=(C W W w+C o W o)(t2-t1)=0kcal/h=0kw实际取值： Q R=kw。

UASB 的设计计算6.1 UASB 反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v =进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ，)/(1680L mg C e =（去除率85%） V=3028560.585.02.111500m N E QC v =⨯⨯= 式中Q —设计处理流量d m /3C 0—进出水COD 浓度kgCOD/3mE —去除率N V —容积负荷，)//(0.53d m kgCOD N v = 6.2 UASB 反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座，横截面积为矩形。

（1） 反应器有效高为m h 0.6=则 横截面积：)(4760.628562m h V S ＝有效== 单池面积：)(7.15834762m n S S i === （2） 单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。

设池长m l 16=，则宽m l S b i 9.9167.158===，设计中取m b 10= 单池截面积：)(16010162'm lb S i =⨯==（3） 设计反应器总高m H 5.7=，其中超高0.5m单池总容积：)(1120)5.05.7(160'3'm H S V i i =-⨯=⨯=单池有效反应容积：)(96061603'm h S V i i =⨯=⨯=有效单个反应器实际尺寸：m m m H b l 5.71016⨯⨯=⨯⨯反应器总池面积：)(48031602'm n S S i =⨯=⨯=反应器总容积：)(336031120'3m n V V i =⨯=⨯=总有效反应容积：332856)(28803960m m n V V i >=⨯=⨯=有效有效符合有机负荷要求。

UASB 反应器体积有效系数：%7.8510033602880=⨯％ 在70%-90%之间符合要求。

UASB 的设计计算6.1 UASB 反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计容积负荷为)//(0.53d m kgCOD N v =进出水COD 浓度)/(112000L mg C = ，)/(1680L mg C e =（去除率85%） V=3028560.585.02.111500m N E QC v =⨯⨯= 式中Q —设计处理流量d m /3C 0—进出水COD 浓度kgCOD/3mE —去除率N V —容积负荷，)//(0.53d m kgCOD N v = 6.2 UASB 反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座，横截面积为矩形。

（1） 反应器有效高为m h 0.6=则 横截面积：)(4760.628562m h V S ＝有效== 单池面积：)(7.15834762m n S S i === （2） 单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。

设池长m l 16=，则宽m l S b i 9.9167.158===，设计中取m b 10= 单池截面积：)(16010162'm lb S i =⨯==（3） 设计反应器总高m H 5.7=，其中超高0.5m单池总容积：)(1120)5.05.7(160'3'm H S V i i =-⨯=⨯=单池有效反应容积：)(96061603'm h S V i i =⨯=⨯=有效单个反应器实际尺寸：m m m H b l 5.71016⨯⨯=⨯⨯反应器总池面积：)(48031602'm n S S i =⨯=⨯=反应器总容积：)(336031120'3m n V V i =⨯=⨯=总有效反应容积：332856)(28803960m m n V V i >=⨯=⨯=有效有效符合有机负荷要求。

UASB 反应器体积有效系数：%7.8510033602880=⨯％ 在70%-90%之间符合要求。

三相分离器⼯艺计算程序（new）⼀、⼯艺委托参数：⼯作压⼒P'w：1.8Mpa ⼯作温度：18℃处理⽓量：20000m 3/d原油密度：535kg/m 3油处理量：155m 3/d 停留时间：30min 含⽔率: 3.2%⽔的密度：1087kg/m 3液体加热温度：℃⼊⼝：20 进⼝：55天然⽓组分：(Vi%) C 1C 2 C 3 iC 4 nC 4 iC 50.2850.1410.1580.0530.141 4.49 nC 5C 6 C 7 N 2 CO 2 H 2O 0.03440.07030.053000.065⼆、基本参数的确定：3.6603563.天然⽓相对密度△g：0.1263764.临界压⼒Pc:0.280427Mpa5.临界温度T'c：9.274789 ℃ =282.2748K 6.⼯作温度：t=18℃三相分离器⼯艺计算书M=∑y i m i =△g=M/28.964=Pc=∑Pc i y i =T'c=∑y i Tc i =Tw= t+273=291K7.⼯作压⼒Pw:P'w= 1.8MPaPw=P'w+0.1= 1.9Mpa(绝）8.对⽐压⼒Pr：Pr=Pw/Pc= 6.7753759.对⽐温度Tr：Tr=Tw/T'c= 1.0309110.压缩因⼦Z：（0≤Pr≤2;1.25≤Tr≤1.6)Z=1+(0.34Tr-0.6)Pr=-0.6903911.1⼤⽓压下定压⽐热C0p：C0p i=∑y i Cp i=0.021887(卡/克.℃)C0p=C0p i M=0.080113(卡/克.℃)12.标准状态下⼤⽓压Ps:Ps=0.1MPa13.标准状态下温度Ts:(To= 20℃或 0℃）To=0℃Ts=To+273=273K14.标准状态下空⽓密度ρa(Ts=20 ℃时取1.205；Ts=0 ℃时取1.293):ρa= 1.293kg/m315.标准状态下⽓体密度ρgs:ρgs=ρa△g=0.163404kg/m316.分离条件下⽓体密度ρg:ρg=ρgs PwT s/(P S TwZ)=-4.21882kg/m317.分离条件下⽓体动⼒粘度µg:x=2.57+0.2781△g+1063.6/Tw= 6.260128y=1.11+0.04x= 1.360405c=2.415(7.77+0.1844△g)Tw1.5x10-4/(122.4+377.58△g+1.8Tw)=0.01346389µg=cexp[x(ρg/1000)y]=#NUM!mPa.s 18.原油20℃时的密度ρ20：ρ20=535kg/m319.原油⼯作温度下的密度ρo:(0~50℃)§=1.828-0.00132ρ20= 1.1218ρo=ρ20-§(t-20)=537.2436kg/m320.原油15℃时的密度ρ15：ρ15=ρ20-§(t-20)=540.609kg/m321.阿基⽶德准数Ar:Ar=d3(ρo-ρg)gρg/µg2=#NUM!22.油滴沉降状态处于过渡区，雷诺数Re:Re=0.153Ar0.714=#NUM!23.液相截⾯⾼度与容器直径之⽐η:η=h/D=0.624.油滴匀速沉降速度ω0:ω0=µg Re/dρg=#NUM!m/s25.容器长度与直径之⽐L/D：3~526.分离器允许⽓体流速ωgh:ωgh=0.49(3~5)ω0/(1-η)=#NUM!~#NUM!m/s三、分离器外形尺⼨的确定：1.油处理量Qo：155m3/d2.原油含⽔率ηi:3.2%3.⽔的密度ρw：ρw=1087kg/m34.液体综合密度ρl:ρl=ρwηi+ρo(1-ηi)=554.8358kg/m35.液体处理量Q:Q=Q oρ20/(1000(1-ηi))=85.66632(t/d) /ρl=154.3994m3/d6.⽔处理量Qw:Q w=ηiQ=2.741322(t/d)/ ρw= 2.521916m3/d7.载荷波动系数β： 1.28.液相所占截⾯积与分离器横截⾯积之⽐n2:n2=[(2η-1)(1-(2η-1)2)1/2+arcsin(2η-1)]/π+1/2=0.626479.出油⼝⾼度与分离器直径之⽐η1：η1=0.110.出油⼝以下⼸形截⾯积与分离器横截⾯积之⽐n1:n1=[(2η1-1)(1-(2η1-1)2)1/2+arcsin(2η1-1)]/π+1/2=0.0520440111.液体在分离器中的停留时间t: t=30min12.分离器直径D：D=[(Qtβ)/(360π(L/D)(n2-n1))]1/3= 1.418122~ 1.19609013m13.分离器实际外形尺⼨：直径D= 1.4m长度L= 5.6m四、⽓体处理量核算：1.容器长度与直径之⽐K1:K1= L/D=42.分离器允许⽓体流速ωgh:0.49K1ω0/(1-η)=#NUM!ωgh=3.分离器实际处理能⼒Q'gsQ'gs=67858D2(1-n2)ωghPwTs/(PsTwZ)=#NUM! >20000m3/d 结论：满⾜要求五、⽹垫除雾器计算：1.⽓体处理量Qgs: Qgs=20000m3/d2.分离条件下⽓体的实际处理量Q g:Q g=Q gs TwP s Z/(PwT s)=-774.644m3/d3.⽹垫除雾器的⽓体流速ωg:ωg=K[(ρo-ρg)/ρg]0.5=#NUM!m3/s4.⽹垫⾯积A:A=Q g/(86400ωg)=#NUM!m25.丝⽹单丝直径D0:0.00015m6.斯托克斯准数S t:S t=d2ρoωg/(18µg D0)=#NUM!7.单丝的捕集效率η:查图3-27η=0.788.捕雾效率E:0.989.⽹垫⽐表⾯积a:590m2/m310.除雾器⽹垫厚度H:H=-3πln(1-E)/(2aη)=0.040059m11.丝⽹除雾器直径 Ds：Ds=(4A/π)1/2=#NUM!m实际取值：Ds=m六、分离器进出⼝管确定：1.流动状态下⽓液混合体密度ρM：ρM=(ρ1Q+ρgQg)/(Q+Qg)=-143.386kg/m3 =-8.9512769lb/ft3 2.常数C(⽆固体杂质为100，含有沙⼦为50~75）:503.进⼝管流体冲刷腐蚀速度V e:Ve=C/ρm1/2=#NUM!m/s4.出⽓管⽓体流速V2: V2=15m/s5.出油⼝液体流速Vo Vo=1m/s6.出⽔⼝液体流速V w Vw=1m/s7.进⼝管直径确定d1:d1=103[4Qg/(πVe)]1/2=#NUM!mm8.出⽓管直径确定d2:d2=103[4Qg/(πV2)]1/2=#NUM!mm9.出油⼝直径确定do:do=103[4Qo/(πVo)]1/2=47.79297mm10.出⽔⼝直径确定d w:dw=103[4Qw/(πVw)]1/2= 6.096259mm进⼝管径实际取值： DN=mm出⽓管径实际取值： DN=mm出液管径实际取值： DN=mm七、安全阀的计算：1.安全阀的安全泄放量W s：W s=Q gρg/24=136.1702kg/h2.分离器设计压⼒P: P=0.4MPa3.安全阀出⼝侧压⼒（绝）P0：P0=0.1Mpa4.安全阀开启压⼒P z：Pz=P=0.4Mpa5.安全阀排放压⼒(绝）P d：Pd=1.1P+0.1=0.54Mpa6.⽓体绝热系数k：C pi0=∑y i C pi=0.021887C p0=C pi0M=0.080113查图2-27△C p=0.07C p=C p0+△C p=0.150113查图2-29C p-C v=2C v=C p-5=-1.84989k=C p/C v =-0.081157.临界条件：P0/P d=0.185185<(2/(k+1))k/(k-1)=1.06011458 条件判别：属于：临界状态8.⽓体特性系数C：C=520[k(2/(k+1))(k+1)/(k-1)]1/2=#NUM!9.安全阀额定泄放系数K:K=0.6510.安全阀排放⾯积A：A=W S/(7.6x10-2CKP d(M/ZTw)1/2=#NUM!mm211.安全阀数量 N：1个12.安全阀喉径d0：d0=(4A/（N*π))1/2=#NUM!mm结论：安全阀选⽤ A44Y-16C 公称直径 DN100 数量：1个⼋、热负荷确定：1.原油⼊⼝温度：20℃2.原油出⼝温度：55℃3.被加热原油质量流量W o：W o=ρoQo=3469.698kg/h4.被加热原油含⽔率η1:η1=30%5.被加热⽔的质量流量Ww:W W=W oη1/(1-η1)=1487.014kg/h6.原油⽐热C O(按出⼝温度t2计算):Co=(1.687+3.39x10-3t2)/[4.1868(ρ15)1/2]=0.608581kcal/kg*℃7.⽔的⽐热C w： C w=1kcal/kg*℃8.加热所需的热负荷QR:Q R=(C W W w+C o W o)(t2-t1)=125951.2kcal/h=146.4812kw实际取值： Q R=kw。

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。

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。

用途WS1.0X4.5-9.8型三相测试分离器橇块是针对油气井测试而设计的油气处理设备。

此设备是可实现油、气、水三相分离，同时集天然气、原油、污水计量、自动排水排油、安全泄放为一体的油气处理装置。

该装置设计技术先进、可靠、实用，而且工作效率高，运行平稳，占地面积小，操作十分方便。

本橇块适用于油、气、水三相分离的单井测试和计量。

二．主要技术参数1•设计压力：P=9.8MP a2•最高工作压力：PW=9.2MP aW3•安全阀最低开启压力P d=9.2Mpa4•设计温度：80°C5•工作温度：0-50°C6•介质：油、水、天然气（含H2S体积比不大于7%）7•处理量：液体处理量：300m3/d,天然气：50X104Nm3/d8.气相分离精度：10p m9•外形尺寸：6750X2250X280010•设备总重：14500Kg三．结构及工作原理1.结构:WS1.0X4.5-9.8测试分离装置是以油、气、水三相分离器为主体的整体橇装式分离、处理、计量装置。

分离器由壳体、封头、进料组件、出气组件、人孔、液位控制组件、分离聚集组件、除沫器、油池、水池、鞍座等组成。

壳体是由钢板卷焊而成，壳体左上部设有进料组件，进料组件后部装有分离聚集组件。

壳体—端封头上设有DN400的人孔，可通过它进入分离器进行检验和维护。

在壳体上设有液位计、油位变送器、水位变送器接口，分别装有液位计、油位变送器、水位变送器。

装在筒体上部的安全阀可起超压保护作用。

分离器上还设置有压力表、温度计以及排污、排水、排油接口。

与分离器相连的管线分别为：(1)原料输入管线，此管线由无缝钢管及原料输入总控制球阀、旁通组成；(2)输气管线：由无缝钢管及阀件组成。

管线上装有一体化孔板流量计、球阀、基地式调压阀、止回阀、压力表装置等。

(3)仪表、阀件供气管线：此管线主要由无缝钢管和球阀、调压阀、缓冲罐、压力表装置等组成。

(4)排液排污管线：此管线由相互连通的排污、排水、排油管线组成，管线由无缝钢管、球阀、气动调节阀、油水计量仪表、过滤器等组成。