1、重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 院（系）:_石油與天然氣工程學(xué)院_專業(yè)班級(jí): 油氣儲(chǔ)運(yùn) 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位） 重慶科技學(xué)院石油科技大樓_ 設(shè)計(jì)題目:_ 某低溫集氣站的工藝設(shè)置 分離器計(jì)算（兩相幾旋風(fēng)） 完成日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): _ _ _ _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 15某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)） 目錄 目錄1. 引言12. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書22.1 概述22.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)22.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和及要求22.1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)以及遵循的主要的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)22.2 工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明22.2.1 工藝方法選擇22.2.2 課題總工藝

2、流程簡(jiǎn)介23. 計(jì)算說(shuō)明書33.1 設(shè)計(jì)的基本參數(shù)33.2 需要計(jì)算的參數(shù)34. 立式兩相分離器的工藝設(shè)計(jì)44.1 天然氣的相對(duì)分子質(zhì)量44.2 壓縮因子的計(jì)算44.3 天然氣流量的計(jì)算54.4 液滴沉降速度計(jì)算54.4.1 天然氣密度的計(jì)算54.4.2 臨界溫度、壓力的計(jì)算54.4.3 天然氣粘度的計(jì)算74.5 立式兩相分離器的計(jì)算94.5.1 立式兩相分離器直徑的計(jì)算94.5.2 立式兩相分離器高度的計(jì)算104.5.3 立式兩相分離器進(jìn)出口直徑的計(jì)算105. 旋風(fēng)分離器的工藝設(shè)計(jì)115.1 旋風(fēng)分離器的直徑計(jì)算115.2 旋風(fēng)分離器的長(zhǎng)度計(jì)算115.3 旋風(fēng)分離器的進(jìn)出口管徑計(jì)算116.

3、結(jié)論136.1 設(shè)計(jì)思路136.2 所做工作136.3 得到的結(jié)果137. 參考文獻(xiàn)14某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)） 引言 1. 引言天然氣是清潔、高效、方便的能源。它的使用在發(fā)展世界經(jīng)濟(jì)和提高環(huán)境質(zhì)量中起著重要作用。全球蘊(yùn)藏著相當(dāng)豐富的天然氣資源，目前世界天燃?xì)馐莾H次于石油和煤炭的世界第三能源。因此，天然氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位。天然氣分別通過(guò)開采、處理、集輸、配氣等工藝輸送到用戶，每一環(huán)節(jié)都是不可或缺的一部分。天然氣是從氣井采出時(shí)均含有液體（水和液烴）和固體物質(zhì)。這將對(duì)集輸管線和設(shè)備產(chǎn)生極大的磨蝕危害，且可能堵塞管道和儀表管線以及設(shè)備等，因而影響集輸系統(tǒng)的運(yùn)行。氣田集

4、輸?shù)哪康木褪鞘占烊粴夂陀脵C(jī)械方法盡可能除去天然氣中所罕有的液體和固體物質(zhì)。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(jì)算。本次課程設(shè)計(jì)我們組的課程任務(wù)是某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)。在每一組中又分為了若干個(gè)小組，我所在小組的任務(wù)是低溫集氣站分離器計(jì)算。在設(shè)計(jì)之前要查低溫兩相分離器和旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)的相應(yīng)規(guī)范，以及注意事項(xiàng)，通過(guò)給的數(shù)據(jù)資料，確定在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要使用的公式，查詢圖表。然后計(jì)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(shù)，顆粒沉降速度，立式兩相分離器和旋風(fēng)分離器的直徑，進(jìn)出管口直徑，以及高度和長(zhǎng)度。把設(shè)計(jì)的結(jié)果與同組的其他設(shè)備連接起來(lái)，組成一個(gè)完整的工

5、藝流程。某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書遵循設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，完成某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相幾旋風(fēng)）。在設(shè)計(jì)之前要查低溫兩相分離器和旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)的相應(yīng)規(guī)范，以及注意事項(xiàng)，通過(guò)給的數(shù)據(jù)資料，確定在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要使用的公式，查詢圖表。然后計(jì)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(shù)，顆粒沉降速度，立式兩相分離器和旋風(fēng)分離器的直徑，進(jìn)出管口直徑，以及高度和長(zhǎng)度。2.1 概述通過(guò)查有關(guān)資料和相關(guān)規(guī)范，通過(guò)設(shè)計(jì)任務(wù)書上的數(shù)據(jù)以及要求，計(jì)算出低溫集氣站兩相幾旋風(fēng)分離器的工藝參數(shù)。2.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)

6、算（兩相幾旋風(fēng)）2.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和及要求 根據(jù)提供的資料進(jìn)行某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)）； 編寫設(shè)計(jì)報(bào)告和課程設(shè)計(jì)總結(jié)； 報(bào)告格式需符合學(xué)校課程設(shè)計(jì)撰寫格式要求。2.1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)以及遵循的主要的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50350-2005） 分離器規(guī)范（SY/T 0515-2007） 油氣分離器規(guī)范（SY/T 0515-1997） 油氣分離器設(shè)計(jì)制造規(guī)范（QHS 3006-2003）2.2 工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明根據(jù)課程設(shè)計(jì)老師布置的要求，查資料和規(guī)范，計(jì)算出相應(yīng)的參數(shù)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該按照實(shí)際計(jì)算的公式或圖表分別求出對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的數(shù)值，合理利用相應(yīng)的規(guī)范，設(shè)計(jì)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?xì)夥蛛x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(wù)是低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)。低溫集氣站分離器的設(shè)計(jì)，通過(guò)節(jié)流降壓的方法，使天然氣中的含水量降低，從而達(dá)到脫水的目的。2.2.2 課題總工藝流程簡(jiǎn)介 多口氣井節(jié)流降溫分離多次節(jié)流凝液回收外輸某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)） 計(jì)算說(shuō)明書 3. 計(jì)算說(shuō)明書3.1 設(shè)計(jì)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)見表2-1表2-1井號(hào)產(chǎn)量（10m/d）進(jìn)站壓力（MPa）進(jìn)站溫度（）1181631222163032016324161632

8、57163061410317191030出站壓力：6MPa； 天然氣露點(diǎn)：0.7，所以對(duì)于凝析氣藏氣，通過(guò)查天然氣集輸技術(shù)中的公式：S0.7 PPC=5.102-0.689S (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(hào)井節(jié)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(duì)比壓力、擬對(duì)比溫度、擬對(duì)比密度。天然氣的擬對(duì)比壓力 PPr= (3-3)所以由

9、公式（3-3）可計(jì)算出天然氣的擬對(duì)比壓力為： Ppr=天然氣的擬對(duì)比溫度 Tpr= (3-4)所以由公式（3-4）可計(jì)算出天然氣的擬對(duì)比溫度 Tpr=通過(guò)以上數(shù)據(jù)，根據(jù) 天然氣集輸技術(shù)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(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下17號(hào)井流量Qg=（18+22+20+16+7+14+19）104=116*104m3/d天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量與實(shí)際流量的轉(zhuǎn)換公式為： Q=* （3-5）所以由公式（3-5）可計(jì)算出天然氣的實(shí)際流量為：=0.066 m3/s4.4 液滴沉降速度計(jì)算4.4.1 天然氣密度的計(jì)算根據(jù)油氣集輸與礦場(chǎng)加工中的公式 = （3-6）式中

10、 P節(jié)流后的溫度； M天然氣的分子質(zhì)量； Z壓縮因子； T節(jié)流后的溫度?？梢愿鶕?jù)公式（3-6）算出在P=11.5MPa，T=（8.5+273）K=281.5K條件下天然氣密度： =173.2kg/m3 4.4.2 臨界溫度、壓力的計(jì)算根據(jù)油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)下冊(cè)可查到天然氣在不同壓力溫度下的粘度。氣體的相對(duì)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(jì)算求得臨界參數(shù)。 P=11.5MPa， T =281.5K條件下 Tr=1.19 Pr=2.54.4.3 天然氣粘度的計(jì)算從圖15-2-7中查得在101.325KPa和8.5條件下經(jīng)過(guò)對(duì)H2S和CO含量

11、的校正氣體粘度是0.0095mPaS利用所算出來(lái)的對(duì)比壓力和對(duì)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(shù)字相乘，就可得到流體的運(yùn)動(dòng)粘度。從圖15-2-8查得：p/1=1.4p=1.4*0.0091=0.013mPaS=1.3*10PaS粘度的計(jì)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(yùn)動(dòng)粘度為：=4573查圖B可得到阻力系數(shù)=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(shù)。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(jì)算4

12、.5.1 立式兩相分離器直徑的計(jì)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(jì)算速度： （3-9）其中系數(shù)=0.750.8。設(shè)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(jīng)的橫截面積為： （3-10）式中 D分離器的直徑。流量的計(jì)算公式公式： （3-11）所以由上述公式（3-9），（3-10），（3-11）可以計(jì)算出分離器的直徑公式為： （3-12） 代入數(shù)據(jù)到（3-12）可得直徑為： =1.03m1m4.5.2 立式兩相分離器高度的計(jì)算分離器高度H的

13、計(jì)算公式為：H=()D所以代入數(shù)據(jù)得到 H=31= 3m4.5.3 立式兩相分離器進(jìn)出口直徑的計(jì)算分離器進(jìn)出路口直徑D1、D2的計(jì)算公式為： D1= （3-13） D2= （3-14）式中 V1 、V2 分別為氣體的進(jìn)口和出口速度，m/s取進(jìn)口速度V1=15m/s,V2=10m/s所以由公式（3-13），（3-14）可計(jì)算出進(jìn)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(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)） 旋風(fēng)分離器工藝設(shè)計(jì) 5. 旋風(fēng)分離器的工藝設(shè)計(jì)為了分離氣流中的顆粒，僅僅依靠重力是不合理的，因?yàn)檫@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

14、生產(chǎn)實(shí)踐中還利用慣性力，就是使氣流方向改變，產(chǎn)生離心力來(lái)增大分離效果。主要是利用離心力來(lái)分離氣流中的顆粒的分離器稱為旋風(fēng)式分離器。5.1 旋風(fēng)分離器的直徑計(jì)算通過(guò)查資料天然氣集輸工程可以得到計(jì)算直徑的公式： D=0.536 （4.1）式中 Q天然氣的實(shí)際流量， 旋風(fēng)分離器內(nèi)的壓力降， CD水力阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定；一般取為180， Pg在分離器內(nèi)壓力、溫度條件下的氣流密度。所以根據(jù)公式（4.1）可以求出旋風(fēng)分離器的直徑為：D=0.536=0.66m5.2 旋風(fēng)分離器的長(zhǎng)度計(jì)算旋風(fēng)分離器長(zhǎng)度的計(jì)算公式為：L=4D所以帶入數(shù)據(jù)得到：L=2.64m。5.3 旋風(fēng)分離器的進(jìn)出口管徑計(jì)算進(jìn)出口管徑的計(jì)算

15、公式為： (4.2) (4.3)在計(jì)算時(shí)，一般取進(jìn)口速度為1525m/s，出口速度為1015m/s，本次計(jì)算中取進(jìn)口速度為15 m/s，出口速度為10 m/s。所以根據(jù)公式（4.2），（4.3）計(jì)算得出旋風(fēng)分離器的進(jìn)出口管徑分別為：=0.07m =0.09m某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相及旋風(fēng)） 結(jié)論 6. 結(jié)論6.1 設(shè)計(jì)思路立式兩相分離器和旋風(fēng)式分離器的設(shè)計(jì)在課堂上老師也講過(guò)一些基礎(chǔ)知識(shí)，但工藝設(shè)計(jì)講的不是很多，通過(guò)查閱相關(guān)資料，得出較為準(zhǔn)確計(jì)算方法。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先確定課程所要求設(shè)計(jì)的兩相和旋風(fēng)分離器的基本參數(shù)有哪些。然后，找一些資料和相關(guān)規(guī)范認(rèn)真看一下分離器設(shè)計(jì)的要求。最

16、后，根據(jù)所要設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇合適的公式，查閱相關(guān)圖表，計(jì)算出分離器的直徑、高（長(zhǎng)）度以及進(jìn)出口管線的直徑。6.2 所做工作在這次課程設(shè)計(jì)中，一個(gè)組分成了若干個(gè)小組，我所在小組的任務(wù)是：某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩相幾旋風(fēng)）。這次課程設(shè)計(jì)的時(shí)間為兩周。在6月17日，老師布置完任務(wù)，我們查找相應(yīng)的資料，并小組討論，確定實(shí)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(guān)資料和規(guī)范，計(jì)算出課程任務(wù)所要求的分離器的工藝參數(shù)，遇到不明白的地方，及時(shí)向老師請(qǐng)教。在天然氣壓縮因子的計(jì)算中，根據(jù)書中所講述的方法中，找到一個(gè)合理簡(jiǎn)便的方法查圖法，減少了一些計(jì)算的步驟，節(jié)約了時(shí)間。在計(jì)算顆粒沉降速度的時(shí)候，通過(guò)查資料書油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè) ，查圖，識(shí)圖，最終計(jì)算出來(lái)，完成具體設(shè)計(jì)。6月28日，完成設(shè)計(jì)，并提交課程設(shè)計(jì)稿。6.3 得到的結(jié)果通過(guò)查相關(guān)的資料和規(guī)范，計(jì)算得出立式兩相分離器的直徑為1米，高度為3米，進(jìn)出口管徑分別為0.07米和0.09米。旋風(fēng)分離器的直徑為0.66米，長(zhǎng)度為2.64米，進(jìn)出口管徑分別為0.07米和0.09米。并通過(guò)驗(yàn)算，符合工藝設(shè)計(jì)的要求。某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)分離器計(jì)算（兩