1、重慶科技學院課程設計報告 院（系）:_石油與天然氣工程學院_專業班級: 油氣儲運 學生姓名: 學 號: 設計地點（單位） 重慶科技學院石油科技大樓_ 設計題目:_ 某低溫集氣站的工藝設置 分離器計算（兩相幾旋風） 完成日期： 年 月 日 指導教師評語: _ _ _ _ 成績（五級記分制）:_ _ 指導教師（簽字）:_ _ 15某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 目錄 目錄1. 引言12. 設計說明書22.1 概述22.1.1 設計任務22.1.2 設計內容和及要求22.1.3 設計依據以及遵循的主要的規范和標準22.2 工藝設計說明22.2.1 工藝方法選擇22.2.2 課題總工藝

2、流程簡介23. 計算說明書33.1 設計的基本參數33.2 需要計算的參數34. 立式兩相分離器的工藝設計44.1 天然氣的相對分子質量44.2 壓縮因子的計算44.3 天然氣流量的計算54.4 液滴沉降速度計算54.4.1 天然氣密度的計算54.4.2 臨界溫度、壓力的計算54.4.3 天然氣粘度的計算74.5 立式兩相分離器的計算94.5.1 立式兩相分離器直徑的計算94.5.2 立式兩相分離器高度的計算104.5.3 立式兩相分離器進出口直徑的計算105. 旋風分離器的工藝設計115.1 旋風分離器的直徑計算115.2 旋風分離器的長度計算115.3 旋風分離器的進出口管徑計算116.

3、結論136.1 設計思路136.2 所做工作136.3 得到的結果137. 參考文獻14某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 引言 1. 引言天然氣是清潔、高效、方便的能源。它的使用在發展世界經濟和提高環境質量中起著重要作用。全球蘊藏著相當豐富的天然氣資源，目前世界天燃氣是僅次于石油和煤炭的世界第三能源。因此，天然氣在國民經濟中占據著重要地位。天然氣分別通過開采、處理、集輸、配氣等工藝輸送到用戶，每一環節都是不可或缺的一部分。天然氣是從氣井采出時均含有液體（水和液烴）和固體物質。這將對集輸管線和設備產生極大的磨蝕危害，且可能堵塞管道和儀表管線以及設備等，因而影響集輸系統的運行。氣田集

4、輸的目的就是收集天然氣和用機械方法盡可能除去天然氣中所罕有的液體和固體物質。本文主要講述天然氣的集輸工藝中的低溫集輸工藝中的分離器的工藝計算。本次課程設計我們組的課程任務是某低溫集氣站的工藝設計。在每一組中又分為了若干個小組，我所在小組的任務是低溫集氣站分離器計算。在設計之前要查低溫兩相分離器和旋風分離器設計的相應規范，以及注意事項，通過給的數據資料，確定在設計過程中需要使用的公式，查詢圖表。然后計算出天然氣、液烴的密度，天然氣的，溫度，壓縮因子，粘度，阻力系數，顆粒沉降速度，立式兩相分離器和旋風分離器的直徑，進出管口直徑，以及高度和長度。把設計的結果與同組的其他設備連接起來，組成一個完整的工

5、藝流程。某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 設計說明書 2. 設計說明書遵循設計任務的要求，完成某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相幾旋風）。在設計之前要查低溫兩相分離器和旋風分離器設計的相應規范，以及注意事項，通過給的數據資料，確定在設計過程中需要使用的公式，查詢圖表。然后計算出天然氣、液烴的密度，天然氣的，溫度，壓縮因子，粘度，阻力系數，顆粒沉降速度，立式兩相分離器和旋風分離器的直徑，進出管口直徑，以及高度和長度。2.1 概述通過查有關資料和相關規范，通過設計任務書上的數據以及要求，計算出低溫集氣站兩相幾旋風分離器的工藝參數。2.1.1 設計任務某低溫集氣站的工藝設計分離器計

6、算（兩相幾旋風）2.1.2 設計內容和及要求 根據提供的資料進行某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風）； 編寫設計報告和課程設計總結； 報告格式需符合學校課程設計撰寫格式要求。2.1.3 設計依據以及遵循的主要的規范和標準 油氣集輸設計規范（GB 50350-2005） 分離器規范（SY/T 0515-2007） 油氣分離器規范（SY/T 0515-1997） 油氣分離器設計制造規范（QHS 3006-2003）2.2 工藝設計說明根據課程設計老師布置的要求，查資料和規范，計算出相應的參數。在設計的過程中，應該按照實際計算的公式或圖表分別求出對應狀態下的數值，合理利用相應的規范，設計出

7、符合課程需求的工藝。 2.2.1 工藝方法選擇氣田集輸工藝流程分為單井集輸流程和多井集輸流程。按天燃氣分離是的溫度條件，又可分為常溫分離工藝流程和低溫分離工藝流程。本次課程的任務是低溫集氣站的工藝設計。低溫集氣站分離器的設計，通過節流降壓的方法，使天然氣中的含水量降低，從而達到脫水的目的。2.2.2 課題總工藝流程簡介 多口氣井節流降溫分離多次節流凝液回收外輸某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 計算說明書 3. 計算說明書3.1 設計的基本參數設計的基本參數見表2-1表2-1井號產量（10m/d）進站壓力（MPa）進站溫度（）1181631222163032016324161632

8、57163061410317191030出站壓力：6MPa； 天然氣露點：<-5進站氣體組成（%）：C1=85.33 C2=2.2 C3=2.0 C4=1.7 C5 =1.23 C6=0.9 H2S=6.3 CO2=0.78凝析油含量：20g/ m； S=0.783.2 需要計算的參數 天然氣的相對分子質量、壓縮因子、天然氣節流后的溫度、天然氣的總流量、液體的沉降速度、分離器內直徑、分離器氣體出入口管徑某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 立式兩相分離器工藝設計 4. 立式兩相分離器的工藝設計4.1 天然氣的相對分子質量由進站氣體組成（%）：C1=85.33 C2=2.2 C3

9、=2.0 C4=1.7 C5 =1.23 C6=0.9 H2S=6.3 CO2=0.78M=16*0.8533+30*0.022+44*0.02+58*0.017+72*0.0123+86*0.009+34*0.063+44*0.0078=20.324.2 壓縮因子的計算在某壓力P和某溫度T時n摩爾氣體的實際體積除以在相同壓力P和溫度T時n摩爾氣體的理想（計算）體積之商，即為該氣體的壓縮因子。壓縮因子主要有兩種計算方法：計算法、查圖法。本文用的是查圖法計算出天然氣的壓縮因子。天然氣的相對密度S=0.78>0.7，所以對于凝析氣藏氣，通過查天然氣集輸技術中的公式：S0.7 PPC=5.10

10、2-0.689S (3-1) TPC=132.2+116.7S (3-2)所以由公式（3-1）、（3-2）得到： PPC=5.102-0.689*0.78=4.56 TPC=132.2+116.7*0.78=223.2317號井節流降壓后的P=11.5MPa， T=281.5K天然氣的壓力、溫度、密度與其擬臨界壓力、擬臨界溫度和擬臨界密度之比分別稱為天然氣的擬對比壓力、擬對比溫度、擬對比密度。天然氣的擬對比壓力 PPr= (3-3)所以由公式（3-3）可計算出天然氣的擬對比壓力為： Ppr=天然氣的擬對比溫度 Tpr= (3-4)所以由公式（3-4）可計算出天然氣的擬對比溫度 Tpr=通過以上

11、數據，根據 天然氣集輸技術中的“圖2-1”可得天然氣壓縮因子為Z=0.58。4.3 天然氣流量的計算在標準狀態下17號井流量Qg=（18+22+20+16+7+14+19）104=116*104m3/d天然氣在標準狀態下的流量與實際流量的轉換公式為： Q=* （3-5）所以由公式（3-5）可計算出天然氣的實際流量為：=0.066 m3/s4.4 液滴沉降速度計算4.4.1 天然氣密度的計算根據油氣集輸與礦場加工中的公式 = （3-6）式中 P節流后的溫度； M天然氣的分子質量； Z壓縮因子； T節流后的溫度。可以根據公式（3-6）算出在P=11.5MPa，T=（8.5+273）K=281.5K

12、條件下天然氣密度： =173.2kg/m3 4.4.2 臨界溫度、壓力的計算根據油田油氣集輸設計技術手冊下冊可查到天然氣在不同壓力溫度下的粘度。氣體的相對密度是0.78，從圖15-2-4中查得臨界溫度是235K,臨界壓力是4600KPa，計算求得臨界參數。 P=11.5MPa， T =281.5K條件下 Tr=1.19 Pr=2.54.4.3 天然氣粘度的計算從圖15-2-7中查得在101.325KPa和8.5條件下經過對H2S和CO含量的校正氣體粘度是0.0095mPa·S利用所算出來的對比壓力和對比溫度可以在圖15-2-8中查得粘度比，再與圖15-2-7中查出的數字相乘，就可得到

13、流體的運動粘度。從圖15-2-8查得：p/1=1.4p=1.4*0.0091=0.013mPa·S=1.3*10Pa·S粘度的計算公式為： f（Re2）= （3-7） 顆粒直徑取d=100微米，由公式（3-7）可以算出天然氣的運動粘度為：=4573查圖B可得到阻力系數=1.5，所以顆粒沉降速度為： W= （3-8）式中 d顆粒直徑，分別為液體和氣體的密度；阻力系數。由公式（3-8）可以得到液滴的沉降速度為： W=0.1m/s4.5 立式兩相分離器的計算4.5.1 立式兩相分離器直徑的計算由前面的液體顆粒沉降速度公式（3-8）可求得在給定條件下的液滴沉降速度W，在垂直上升的氣

14、流中，為了不使顆粒被氣流攜帶出分離器，并考慮到分離器橫截面積的利用情況，一般取氣流計算速度： （3-9）其中系數=0.750.8。設在給定壓力P和溫度T的條件下，欲被分離的氣體流量為Q，令其流經的橫截面積為： （3-10）式中 D分離器的直徑。流量的計算公式公式： （3-11）所以由上述公式（3-9），（3-10），（3-11）可以計算出分離器的直徑公式為： （3-12） 代入數據到（3-12）可得直徑為： =1.03m1m4.5.2 立式兩相分離器高度的計算分離器高度H的計算公式為：H=()D所以代入數據得到 H=31= 3m4.5.3 立式兩相分離器進出口直徑的計算分離器進出路口直徑D1、

15、D2的計算公式為： D1= （3-13） D2= （3-14）式中 V1 、V2 分別為氣體的進口和出口速度，m/s取進口速度V1=15m/s,V2=10m/s所以由公式（3-13），（3-14）可計算出進出口管徑分別為：0.07 m/s，0.09 m/s。某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 旋風分離器工藝設計 5. 旋風分離器的工藝設計為了分離氣流中的顆粒，僅僅依靠重力是不合理的，因為這就要使重力式分離器的尺寸（直徑）做得很大，多消耗鋼材，增加基建投資。因此再生產實踐中還利用慣性力，就是使氣流方向改變，產生離心力來增大分離效果。主要是利用離心力來分離氣流中的顆粒的分離器稱為旋風式

16、分離器。5.1 旋風分離器的直徑計算通過查資料天然氣集輸工程可以得到計算直徑的公式： D=0.536 （4.1）式中 Q天然氣的實際流量， 旋風分離器內的壓力降， CD水力阻力系數，由實驗測定；一般取為180， Pg在分離器內壓力、溫度條件下的氣流密度。所以根據公式（4.1）可以求出旋風分離器的直徑為：D=0.536=0.66m5.2 旋風分離器的長度計算旋風分離器長度的計算公式為：L=4D所以帶入數據得到：L=2.64m。5.3 旋風分離器的進出口管徑計算進出口管徑的計算公式為： (4.2) (4.3)在計算時，一般取進口速度為1525m/s，出口速度為1015m/s，本次計算中取進口速度為

17、15 m/s，出口速度為10 m/s。所以根據公式（4.2），（4.3）計算得出旋風分離器的進出口管徑分別為：=0.07m =0.09m某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相及旋風） 結論 6. 結論6.1 設計思路立式兩相分離器和旋風式分離器的設計在課堂上老師也講過一些基礎知識，但工藝設計講的不是很多，通過查閱相關資料，得出較為準確計算方法。在做設計的過程中，首先確定課程所要求設計的兩相和旋風分離器的基本參數有哪些。然后，找一些資料和相關規范認真看一下分離器設計的要求。最后，根據所要設計的參數選擇合適的公式，查閱相關圖表，計算出分離器的直徑、高（長）度以及進出口管線的直徑。6.2 所做工作在

18、這次課程設計中，一個組分成了若干個小組，我所在小組的任務是：某低溫集氣站的工藝設計分離器計算（兩相幾旋風）。這次課程設計的時間為兩周。在6月17日，老師布置完任務，我們查找相應的資料，并小組討論，確定實施方案，做出工藝流程圖的草圖。在6月18日到6月27日，查閱相關資料和規范，計算出課程任務所要求的分離器的工藝參數，遇到不明白的地方，及時向老師請教。在天然氣壓縮因子的計算中，根據書中所講述的方法中，找到一個合理簡便的方法查圖法，減少了一些計算的步驟，節約了時間。在計算顆粒沉降速度的時候，通過查資料書油田油氣集輸設計技術手冊 ，查圖，識圖，最終計算出來，完成具體設計。6月28日，完成設計，并提交課程設計稿。6.3 得到的結果通過查相關的資料和規范，計算得出立式兩相分離器的直徑為1米，高度為3米，進出口管徑分別為0.07米和0.09米。旋風分離器的直徑為0.66米，長度為2.64米，進出口管徑分別為0.07米和0.09米。并通過驗算，符