油气田项目天然气场站净化单元所涉超级过滤分离器气涤器羽叶分离器设计方案

摘要为了满足油气井产品计量、矿场加工、储存和管道输送的需要，气、液混合物要进行气液分离.本文是某低温集气站中分离器的设计与计算,选用立式分离器与旋风式两种。

立式分离器是重力式分离器的一种，其作用原理是利用生产介质和被分离物质的密度差来实现基本分离.旋风式分离器的分离原理是由于气、液质量不同，两相在分离器筒内所产生的离心力不同,液滴被抛向筒壁聚集成较大液滴，在重力作用下沿筒壁向下流动，从而完成气液两相分离。

分离器的尺寸设计根据气液混合物的压力﹑温度以及混合物本身的性质计算确定。

最后确定分离器的直径、高度、进出口直径。

关键词：立式两相分离器旋风式分离器直径高度进出口直径广安1#低温集气站的基本资料：出站压力：6MPa 天然气露点：5C<-︒气体组成（%）：C1=85.33C2=2.2C3=1。

7C4=1.56C5=1.23C6=0。

9H 2S=6.3 CO2=0。

78凝析油含量：320/g m0.78lS=1.压缩因子的计算①天然气的相对分子质量∑=iMiMϕ式中 M-—天然气的相对分子质量； i ϕ—-组分i 的体积分数; Mi-—组分i 的相对分子质量。

则计算得， M=20.1104② 天然气的相对密度天然气的相对密度用S 表示，则有：S=空天M M 式中 M 天、M 空分别为天然气的相对分子质量。

已知：M 空=28。

97 所以,天然气相对密度S=空天M M =20.1104/28。

97=0。

694 ③ 天然气的拟临界参数和拟对比参数 对于凝析气藏气：当 0.7S < 时，拟临界参数：4.7780.248106.1152.21pc pc P S T S =-=+ 计算得，4.6211.7pc pc P T ==天然气的拟对比参数：pr pcpr pcP P P T T T ==a ．1、2号分离器：1110;287a P MP T K == 110 2.174.6pr P ==； 12871.36211.7pr T == b 。

羽叶分离器用于液化天然气混合冷剂压缩机开车缓冲罐和入口分离罐设计方案诺卫能源技术（北京）有限公司近年来，国内拟建和已经投运的LNG装置，纷纷采用羽叶式高效气液分离器作为核心单元MRC压缩机系统入口段气液分离罐，主要集中在采用国外工艺包或知名国内工艺包的日产百万标方LNG大装置。

国外LNG工艺包提供商尤其注重对核心单元MRC压缩系统入口气液分离设备配置，比如GE合资的安珂罗LNG工艺包、林德LNG液化工艺包等。

请大家根据自身LNG项目相关装置情况进行讨论。

以国外LNG工艺包来说，其特别关注MRC压缩系统开车缓冲罐（MRC Startup Suction Drum）和MRC压缩系统入口分离罐（MRC Suction Liquid Gas Separator ）。

比如，安珂罗工程技术有限公司的日产百万标方LNG工艺包，以及Linde工程的LNG液化工艺包。

MRC压缩系统开车缓冲罐（MRC Startup Suction Drum），主要用于新项目开车和装置大修后重新开车时使用，特别是系统温度偏高、系统温度没有降低到MR稳态系统温度条件时，MR气化量大、带液严重工况。

在LNG液化单元出现异常工况时，也可作为临时事故性MR存储设备使用。

某些国内工艺包则不如国外LNG工艺包重视MRC压缩系统开车缓冲罐的特殊作用，甚至根本没有设置 MRC 压缩系统开车缓冲罐。

MRC压缩系统入口分离罐（MRC Suction Liquid Gas Separator），往往指正常连续运行中的MRC压缩机系统入口段气液分离罐，包含MRC压缩系统一级入口分离罐（MRC Stage 1 Suction Liquid Gas Separator ）和MRC压缩系统二级入口分离罐（MRC Stage 2 Suction Liquid Gas Separator ）。

MRC压缩系统二级入口分离罐（MRC Stage 2 Suction Liquid Gas Separator ），有时也称作MRC 压缩系统级间分离罐（MRC InterStage Suction Separator ）。

羽叶分离器用于日产百万标方液化天然气工艺包混合冷剂压缩机开车缓冲罐和入口分离罐设计方案羽叶分离器用于液化天然气混合冷剂压缩机开车缓冲罐和入口分离罐设计方案诺卫能源技术（北京）有限公司近年来，国内拟建和已经投运的LNG装置，纷纷采用羽叶式高效气液分离器作为核心单元MRC压缩机系统入口段气液分离罐，主要集中在采用国外工艺包或知名国内工艺包的日产百万标方LNG大装置。

国外LNG工艺包提供商尤其注重对核心单元MRC压缩系统入口气液分离设备配置，比如GE合资的安珂罗LNG工艺包、林德LNG液化工艺包等。

请大家根据自身LNG项目相关装置情况进行讨论。

以国外LNG工艺包来说，其特别关注MRC压缩系统开车缓冲罐（MRC Startup Suction Drum）和MRC压缩系统入口分离罐（MRC Suction Liquid Gas Separator ）。

比如，安珂罗工程技术有限公司的日产百万标方LNG工艺包，以及Linde工程的LNG液化工艺包。

MRC压缩系统开车缓冲罐（MRC Startup Suction Drum），主要用于新项目开车和装置大修后重新开车时使用，特别是系统温度偏高、系统温度没有降低到MR稳态系统温度条件时，MR气化量大、带液严重工况。

在LNG液化单元出现异常工况时，也可作为临时事故性MR存储设备使用。

某些国内工艺包则不如国外LNG工艺包重视MRC 压缩系统开车缓冲罐的特殊作用，甚至根本没有设置 MRC 压缩系统开车缓冲罐。

MRC压缩系统入口分离罐（MRC Suction Liquid Gas Separator），往往指正常连续运行中的MRC压缩机系统入口段气液分离罐，包含MRC压缩系统一级入口分离罐（MRC Stage 1 Suction Liquid Gas Separator ）和MRC压缩系统二级入口分离罐（MRC Stage 2 Suction Liquid Gas Separator ）。

XX石油公司气体分离装置技术改造项目可行性研究报告一、项目背景XX石油公司是我国一家知名的石油公司，主要从事石油勘探、开发、生产和销售。

公司拥有多个天然气生产厂，这些生产厂生产的天然气中含有多种气体成分，需要进行分离处理才能达到使用标准。

目前公司的气体分离装置技术比较老旧，存在一定的安全隐患和能耗较高的问题。

为了提高生产效率、降低生产成本，公司决定对气体分离装置技术进行改造升级。

二、项目目标1.提高气体分离装置的分离效率，使分离后的气体符合使用标准；2.降低气体分离装置的能耗，减少生产成本；3.提升气体分离装置的安全性，减少事故发生的可能性。

三、项目内容1.更换高效的分离设备：升级气体分离装置的主要设备，更换高效的分离塔和填料，提高分离效率；2.更新自动控制系统：安装先进的自动控制系统，实现设备运行的自动化控制，提高操作人员的生产效率；3.完善安全措施：增加安全监测设备，提高气体分离装置的安全性。

四、技术改造方案1.更换高效的分离设备：选择市场上性能优良的分离设备，如超声波分离器、膜分离器等，提高分离效率；2.更新自动控制系统：选用PLC控制系统或DCS控制系统，实现设备的智能化运行；3.完善安全措施：增加气体监测设备、火灾报警系统等安全设备，确保设备运行的安全性。

五、投资估算1.高效分离设备更换费用：约500万元；2.自动控制系统更新费用：约200万元；3.安全措施改善费用：约100万元；4.其他费用（如人工、材料等）：约100万元。

总投资估算约900万元。

六、经济效益分析1.提高产量：新的气体分离装置技术能够提高分离效率，增加天然气的产量；2.降低成本：新的气体分离装置技术能够降低能耗和生产成本；3.提升安全性：新的气体分离装置技术能够提升安全性，减少事故发生的可能性。

综上所述，XX石油公司气体分离装置技术改造项目具有较高的可行性和潜在的经济效益，值得进一步推进。

目录目录 (1)摘要 (2)ABSTRACT (3)1 两相立式分离器设计 (4)1.1计算天然气拟对比参数 (4)1.2压缩因子的求解 (4)1.3粘度的求解 (5)1.4天然气密度的计算 (7)1.5液滴颗粒沉降速度 (8)1.6气体流量计算 (8)1.7两相立式分离器尺寸计算 (9)2 旋风分离器设计 (9)2.1旋风分离器尺寸计算 (9)2.2压力降的计算 (10)3总结 (10)参考文献 (11)摘要从气井终采出的天然气或多或少都带有一部分的矿化水，凝析油和岩屑，沙粒等液体、固体杂质。

所以，为保证管道和设备安全可靠运行，就需要分离设备，以对其进行分离脱除。

本次设计任务就为某单井站场分离器工艺设计。

设计的主要内容为流程中第二次分离所用的分离器尺寸设计。

文中通过计算、查图等，求出了分离器相应的设计参数。

利用相应的参数分别设计了两相立式分离器和旋风分离器两种类型的分离器。

关键字：流量压力温度两相立式分离器旋风分离器尺寸大小ABSTRACTFrom the end of the natural gas produced gas is more or less a part of the KuangHuaShui condensate oil and debris, such as grains of sand, liquid or solid impurities. So, to ensure the safe and reliable operation of the pipe and equipment, they need to separation equipment, to separate removal. This design task for a single well is the station separator process design. Design of the main content for the second time in separation process used size design separator. In this paper, through the calculation, check figure, and from the design parameters of corresponding separator. Use the corresponding parameters from the design two phase vertical separator and cyclone separator two types of separator Keywords：flow；Pressure；temperature；Two phase vertical separator；Cyclone separator；size1 两相立式分离器设计1.1计算天然气拟对比参数已知天然气的相对密度S=0.7 液体相对密度为0.8 临界温度T PC =210.2K 临界压力P PC =4.6012Mpa 井口温度为50℃ 井口压力为25Mpa单井产量Qg=41010⨯ m 3/d ，出站压力为3Mpa 天然气相对分子质量M=20.25 天然气的拟对比压力、拟对比温度：P pr =pc P P （1-1） T pr =pcT T （1-2）二次分离时经节流阀之后分离器的进口的压力p=3Mpa ，t= 15℃ 根据公式（1-1）（1-2）得P pr =pc P P = 30.6524.6012= T pr =pcT T =15273 1.37210.2+=1.2压缩因子的求解根据研究，天然气的压缩因子和拟对比压力、拟对比温度有一定得函数关Z=ϕ(P pr, T pr ) （1-3）知道了天然气的拟对比压力和拟对比温度后，查图表1可得天然气压缩因子Z 。

过滤分离设备在天然气长输管道中的应用发布时间：2022-05-31T00:39:59.671Z 来源：《新型城镇化》2022年11期作者：高明斌[导读] 在随现阶段科学技术的不断发展，天然气的长输管道运输中，相关设备及技术的使用越加广泛。

中石化石油工程设计有限公司山东东营 257000摘要：在随现阶段科学技术的不断发展，天然气的长输管道运输中，相关设备及技术的使用越加广泛。

在运输过程中天然气中所含有固体颗粒的杂质、液体等会对压缩机、管道、流量计等造成较大的磨损及腐蚀，对长输管网具体的运营安全产生较大影响，因此要进行过滤分离设备的安装，以此来去除固体颗粒杂质及液滴等污染物。

此次通过分析天然气过滤分离器多个设备的技术使用原理和特点，并针对不同设备具体的使用情况做以分析，为设备的选用提供相应的参考。

关键词：天然气；过滤分离设备；长输管道天然气在进行储用以及开发中，难免会有固体颗粒的杂质、轻烃类污染物及水等污染物混入，如果不将其去除，在进行运行时会导致压缩机叶片出现腐蚀及磨损，使其输气的效率相对较低；还可能会将计量仪表进行堵塞，导致其计量准确性有所下降；气体中相关液态在较低温的环境下容易出现凝结，从而导致管道出现堵塞；具有腐蚀性的污染物会对管道及设备产生腐蚀，从而导致安全事故出现；甚至致使天然气的品质不符合相关要求，所以在储用过程中要对其做以净化处理[1]。

1.过滤分离设备1.1过滤分离器利用过滤分离器来进行天然气过滤，主要是以过滤滤芯来为元件，其主要作用是将天然气中所含粒径相对较小的固体粉尘及粒径相对较大的液滴做以去除。

过滤分离器是由壳体、积液包、快开盲板及内件共同组成，内件包含隔板、叶片分离器以及过滤滤芯。

过滤分离器主要的结构为卧式结构，内部中的隔板会将壳体来分成进料腔以及出料腔，在隔板上将过滤滤芯做以固定[2]。

天然气通过进气口来进入料腔，气体中所含固体颗粒及直径相对较大的液滴受到重力作用会逐渐沉积在壳体的底部，液滴在经过汇集后进入积液包。

油气井高压火炬气涤器专用羽叶分离入口分离总成设计方案本技术贴主要针对油气井项目海上浮式油气平台项目高压火炬装置气涤器专用羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter设计方案进行分析讨论，让大家了解油气井项目或海上浮式油气平台项目高压火炬气涤器专用羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter设计方案必须对应的核心技术文件及内容，以便在实际项目作业管理过程心中有数。

羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter是油气平台项目和LNG项目火炬装置气涤器（又称涤气器）尤其是高压火炬系统气涤器标准配置。

不仅国内项目业主或设计院对羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter设计方案不了解，国外项目业主或设计单位对羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter设计方案也不了解。

我曾在以前的技术贴中提及过国内某些供货商胡弄业主实例，本技术贴则以国外项目油气井项目高压火炬装置气涤器专用羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter设计方案为例进行分析讨论。

本例是Woodside能源在斯卡伯勒海上浮台油气生产装置高压火炬气涤器（设备位号：9V67101）所需羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter。

McDermott中标成为该高压火炬气涤器（设备位号：9V67101）供货商。

请见附图数据表摘录。

McDermott虽然能够制造该高压火炬气涤器壳体，但却无法设计制造该高压火炬气涤器所需的核心技术内件羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter。

高压火炬气涤器（设备位号：9V67101）为卧式结构，容器直边长度15000mm，直径5200mm，分别有尺寸DN900mm入口管N1和尺寸DN650mm入口管N2两组不同工况的羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter。

请见如下摘录附图：McDermott向其内件供应商马来西亚PECO求助，PECO也难以响应对其工况和技术要求需要提供羽叶分离入口分离总成Schoepentoeter工程工艺计算书和静动态强度计算书。

羽叶分离器用于天然气项目吸收塔进气、出气分离器和再生塔尾气分离器设计方案诺卫能源技术（北京）有限公司罗力在煤层气、焦炉气、管道天然气制LNG项目中，原料气通常需要采用MDEA 塔系吸收处理原料气中的酸性气体，这是对原料气净化处理的核心工序。

进塔原料气分离器（Feeding Gas Separator）、出塔净化气分离器（Outlet Gas Scrubber）和MDEA再生塔顶尾气气涤分离器（KO Drum），则是该工序的核心分离器。

正确选用和合理设计这类分离器，对LNG项目净化工序高效低成本运行有着重要影响。

对于LNG项目MDEA吸收塔原料气进气分离器（Feeding Gas Separator），其主要作用是脱除进塔原料气中携带的凝液，避免凝液进入MDEA吸收塔不断累积，尤其是液态烃类在MDEA吸收塔内聚集后会形成油包水或显著的油相层，阻碍原料气中的酸性气体与MDEA液相界面直接接触传质。

通过脱除进塔原料气水凝液，大大减轻原料气将水带入MDEA吸收塔，可以减小溶剂再生塔工作负荷，节省能耗。

对于LNG项目MDEA吸收塔出塔分离器（Outlet Gas Scrubber），其主要作用是脱除出塔净化气中携带的大量MDEA溶剂液滴液沫，避免MDEA溶剂从吸收塔逃逸进入下游管线和设备，既可以减小溶剂消耗，又可以防犯MDEA溶液在下游管线设备积聚形成液阻，以及导致设备运行故障。

对于LNG项目MDEA再生塔顶尾气分离罐（KO Drum），其主要作用是脱除出塔尾气携带的MDEA和轻烃等液滴液沫，避免这些液相进入下游管线和设备，一方面可以防犯液相在下游管线设备积聚形成液阻，以及导致设备运行故障；另一方面可以降低尾气后续处理费用。

关于LNG项目MDEA吸收塔原料气进气分离器（Feeding Gas Separator），在目前国内已经建成运行的项目中，有的采用卧式双筒式过滤聚结分离器型式，有的采用多因子旋流子母分离器型式，有的采用羽叶高效气液除沫除雾分离器，也有的采用纤维丝网式分离罐或重力沉降式分离罐，甚至有的早期项目没有设置原料气进塔分离罐。

液化天然气项目原料气进气专用干气超级过滤分离器设计方案诺卫能源技术（北京）有限公司罗力在LNG项目或天然气处理与输送环节，都会涉及到原料气进气干气过滤分离器，也称作天然气超级过滤分离器（NG Super Filter Separator）。

其重要用途是脱除原料气进气中携带的细小颗粒物、粉尘，以及后生性液滴液沫。

这里，以实例与大家一起详细讨论LNG项目或天然气处理与输送环节涉及到原料气进气干气过滤分离器设计，希望对大家认识和设计该类天然气专用超级过滤分离器有所帮助。

该实例是前几年我方为华东某特装企业承包的东北某LNG项目涉及到的原料气进气过滤分离器。

该特装企业应业主要求，必须通过动力学分离专业分离技术工程通过动力学分离设计组态精准系统平台完成设计和制造。

该工作就由我方来直接负责。

此前，我们还为SALOF工艺包在国内外LNG项目提供过LNG装置专用的各类分离技术设备。

该项目生产规模，以原料天然气计为100，000Nm^3/d，需要A、B两个系列2套干气超级过滤分离器。

下面，分别就各套基础工况进行分析。

先来看看A系列原料气进气过滤分离器工况：1、工艺介质：天然气；2、O.T.: Normal 30 degree C and max. 43 degree C;3、O.P.: Normal 3.593 MPaG and max. 5.193 MPaG ;4、Gas flow rate： Normal 4353.67Nm^3/h and max. 4789.04 Nm^3/h;5、Liquid flow rate：Normal 0.2 m^3/h and max. 0.22 m^3/h;6、Liquid density：1000 kg/m^3;7、MAWP: 6.5MPaG@65 degree C；8、MDMT：-28 degree C @ 6.5MPaG。

再看看B系列原料气进气过滤分离器工况：1、工艺介质：天然气；2、O.T.: Normal 30 degree C and max. 43 degree C;3、O.P.: Normal 3.593 MPaG and max. 5.193 MPaG ;4、Gas flow rate： Normal 4353.67Nm^3/h and max. 4789.04 Nm^3/h;5、Liquid flow rate：Normal 0.2 m^3/h and max. 0.22 m^3/h;6、Liquid density：1000 kg/m^3;7、MAWP: 6.5MPaG@65 degree C；8、MDMT：-39 degree C @ 6.5MPaG。

天然气净化装置用主要设备从井口出来的含H 2S 、CO 2天然气，在输送前虽然已经内部集输处理，仍不能满足生产、生活和商业用气的需要，还需进一步在天然气净化厂中进行脱烃、脱硫、脱水处理，所需的设备主要有脱硫吸收塔、脱水吸收塔、再生塔、三甘醇再生器、过滤分离器、气液分离器、活性炭过滤器等。

1.脱硫吸收塔脱硫吸收塔（图1）的作用是利用溶剂来吸收天然气中的部分H 2S ，达到管输标准和满足下游用户要求。

脱硫吸收塔通常采用的是浮阀塔盘，它具有处理能力大、操作弹性大、塔板效率高、压力降小、气体分布均匀、结构简单等优点。

由于对塔盘的密封要求不是很高，故制造和安装都较为容易。

湿净化天然气出口排污口干净化天然气出口湿净化天然气进口排污口图1 脱硫吸收塔 图2 脱水吸收塔作者简介：王 澎（1962-），男，四川成都人，高级工程师，学士，主要从事石油化工压力容器设计工作。

电话：（028）86014450。

从集输站场来的原料天然气经分离和过滤后，从塔的下部进入，自下而上流动；脱硫剂从塔的上部进入，自上而下流动；两者在塔盘上逆向接触进行传质和传热，经数层塔盘后，原料气中的H 2S 被脱硫剂吸收，成为H 2S 含量在允许范围内的净化气，并从塔顶流出。

因原料天然气中含有H 2S 等酸性介质，故其材质的选择不但要考虑操作温度、操作压力、介质腐蚀性、制造及经济合理等综合因素，还要考虑H 2S 可能引起的应力腐蚀开裂（SSC ）和氢诱发裂纹（HIC ）等因素。

通常采用的材料有碳素钢、低合金钢以及不锈钢等，用于壳体的材料通常要进行超声检测。

设备要进行整体热处理，焊缝应作硬度检查。

2.脱水吸收塔脱水吸收塔（图2）的作用是利用溶剂吸收天然气中的水分,保证在输气温度下为干气。

脱水吸收塔通常采用的是泡罩塔盘，它具有塔板效率较高、操作弹性较大、处理量较大、不易堵塞、操作稳定可靠等优点。

由于溶液循环量较小，因此对塔盘的泄漏密封要求较高。

经脱硫处理后的净化气从脱水吸收塔的下部进入，自下而上流动；三甘醇贫溶液从塔的上部进入，自上而下流动；两种介质在泡罩塔盘上逆向接触进行传质，从而脱除天然气中的部分水分。