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1、重庆科技学院课程设计报告 院（系）:_石油与天然气工程学院_专业班级: 油气储运 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位） 重庆科技学院石油科技大楼_ 设计题目:_ 某低温集气站的工艺设置 分离器计算（两相几旋风） 完成日期： 年 月 日 指导教师评语: _ _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 目录1. 引言12. 设计说明书22.1 概述22.1.1 设计任务22.1.2 设计内容和及要求22.1.3 设计依据以及遵循的主要的规范和标准22.2 工艺设计说明22.2.1 工艺方法选择22.2.2 课题总工艺流程简介23. 计算说明书33.1 设计的基本参数33.2
2、 需要计算的参数34. 立式两相分离器的工艺设计44.1 天然气的相对分子质量44.2 压缩因子的计算44.3 天然气流量的计算54.4 液滴沉降速度计算54.4.1 天然气密度的计算54.4.2 临界温度、压力的计算54.4.3 天然气粘度的计算74.5 立式两相分离器的计算94.5.1 立式两相分离器直径的计算94.5.2 立式两相分离器高度的计算104.5.3 立式两相分离器进出口直径的计算105. 旋风分离器的工艺设计115.1 旋风分离器的直径计算115.2 旋风分离器的长度计算115.3 旋风分离器的进出口管径计算116. 结论136.1 设计思路136.2 所做工作136.3 得
3、到的结果137. 参考文献141. 引言天然气是清洁、高效、方便的能源。它的使用在发展世界经济和提高环境质量中起着重要作用。全球蕴藏着相当丰富的天然气资源，目前世界天燃气是仅次于石油和煤炭的世界第三能源。因此，天然气在国民经济中占据着重要地位。天然气分别通过开采、处理、集输、配气等工艺输送到用户，每一环节都是不可或缺的一部分。天然气是从气井采出时均含有液体（水和液烃）和固体物质。这将对集输管线和设备产生极大的磨蚀危害，且可能堵塞管道和仪表管线以及设备等，因而影响集输系统的运行。气田集输的目的就是收集天然气和用机械方法尽可能除去天然气中所罕有的液体和固体物质。本文主要讲述天然气的集输工艺中的低温
4、集输工艺中的分离器的工艺计算。本次课程设计我们组的课程任务是某低温集气站的工艺设计。在每一组中又分为了若干个小组，我所在小组的任务是低温集气站分离器计算。在设计之前要查低温两相分离器和旋风分离器设计的相应规范，以及注意事项，通过给的数据资料，确定在设计过程中需要使用的公式，查询图表。然后计算出天然气、液烃的密度，天然气的，温度，压缩因子，粘度，阻力系数，颗粒沉降速度，立式两相分离器和旋风分离器的直径，进出管口直径，以及高度和长度。把设计的结果与同组的其他设备连接起来，组成一个完整的工艺流程。2. 设计说明书遵循设计任务的要求，完成某低温集气站的工艺设计分离器计算（两相几旋风）。在设计之前要查低
5、温两相分离器和旋风分离器设计的相应规范，以及注意事项，通过给的数据资料，确定在设计过程中需要使用的公式，查询图表。然后计算出天然气、液烃的密度，天然气的，温度，压缩因子，粘度，阻力系数，颗粒沉降速度，立式两相分离器和旋风分离器的直径，进出管口直径，以及高度和长度。2.1 概述通过查有关资料和相关规范，通过设计任务书上的数据以及要求，计算出低温集气站两相几旋风分离器的工艺参数。2.1.1 设计任务某低温集气站的工艺设计分离器计算（两相几旋风）2.1.2 设计内容和及要求 根据提供的资料进行某低温集气站的工艺设计分离器计算（两相及旋风）； 编写设计报告和课程设计总结； 报告格式需符合学校课程设计撰
6、写格式要求。2.1.3 设计依据以及遵循的主要的规范和标准 油气集输设计规范（GB 50350-2005） 分离器规范（SY/T 0515-2007） 油气分离器规范（SY/T 0515-1997） 油气分离器设计制造规范（QHS 3006-2003）2.2 工艺设计说明根据课程设计老师布置的要求，查资料和规范，计算出相应的参数。在设计的过程中，应该按照实际计算的公式或图表分别求出对应状态下的数值，合理利用相应的规范，设计出符合课程需求的工艺。 2.2.1 工艺方法选择气田集输工艺流程分为单井集输流程和多井集输流程。按天燃气分离是的温度条件，又可分为常温分离工艺流程和低温分离工艺流程。本次课程
7、的任务是低温集气站的工艺设计。低温集气站分离器的设计，通过节流降压的方法，使天然气中的含水量降低，从而达到脱水的目的。2.2.2 课题总工艺流程简介 多口气井节流降温分离多次节流凝液回收外输3. 计算说明书3.1 设计的基本参数设计的基本参数见表2-1表2-1井号产量（10m/d）进站压力（MPa）进站温度（）118163122216303201632416163257163061410317191030出站压力：6MPa； 天然气露点：0.7，所以对于凝析气藏气，通过查天然气集输技术中的公式：S0.7 PPC=5.102-0.689S (3-1) TPC=132.2+116.7S (3-2)
8、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号井节流降压后的P=11.5MPa， T=281.5K天然气的压力、温度、密度与其拟临界压力、拟临界温度和拟临界密度之比分别称为天然气的拟对比压力、拟对比温度、拟对比密度。天然气的拟对比压力 PPr= (3-3)所以由公式（3-3）可计算出天然气的拟对比压力为： Ppr=天然气的拟对比温度 Tpr= (3-4)所以由公式（3-4）可计算出天然气的拟对比温度 Tpr=通过以上数据，根据 天然气集输技术中的“图2-1”可得天然气压缩因子为Z=0.58
9、。4.3 天然气流量的计算在标准状态下17号井流量Qg=（18+22+20+16+7+14+19）104=116*104m3/d天然气在标准状态下的流量与实际流量的转换公式为： Q=* （3-5）所以由公式（3-5）可计算出天然气的实际流量为：=0.066 m3/s4.4 液滴沉降速度计算4.4.1 天然气密度的计算根据油气集输与矿场加工中的公式 = （3-6）式中 P节流后的温度； M天然气的分子质量； Z压缩因子； T节流后的温度。可以根据公式（3-6）算出在P=11.5MPa，T=（8.5+273）K=281.5K条件下天然气密度： =173.2kg/m3 4.4.2 临界温度、压力的计
10、算根据油田油气集输设计技术手册下册可查到天然气在不同压力温度下的粘度。气体的相对密度是0.78，从图15-2-4中查得临界温度是235K,临界压力是4600KPa，计算求得临界参数。 P=11.5MPa， T =281.5K条件下 Tr=1.19 Pr=2.54.4.3 天然气粘度的计算从图15-2-7中查得在101.325KPa和8.5条件下经过对H2S和CO含量的校正气体粘度是0.0095mPaS利用所算出来的对比压力和对比温度可以在图15-2-8中查得粘度比，再与图15-2-7中查出的数字相乘，就可得到流体的运动粘度。从图15-2-8查得：p/1=1.4p=1.4*0.0091=0.01
11、3mPaS=1.3*10PaS粘度的计算公式为： f（Re2）= （3-7） 颗粒直径取d=100微米，由公式（3-7）可以算出天然气的运动粘度为：=4573查图B可得到阻力系数=1.5，所以颗粒沉降速度为： W= （3-8）式中 d颗粒直径，分别为液体和气体的密度；阻力系数。由公式（3-8）可以得到液滴的沉降速度为： W=0.1m/s4.5 立式两相分离器的计算4.5.1 立式两相分离器直径的计算由前面的液体颗粒沉降速度公式（3-8）可求得在给定条件下的液滴沉降速度W，在垂直上升的气流中，为了不使颗粒被气流携带出分离器，并考虑到分离器横截面积的利用情况，一般取气流计算速度： （3-9）其中系
12、数=0.750.8。设在给定压力P和温度T的条件下，欲被分离的气体流量为Q，令其流经的横截面积为： （3-10）式中 D分离器的直径。流量的计算公式公式： （3-11）所以由上述公式（3-9），（3-10），（3-11）可以计算出分离器的直径公式为： （3-12） 代入数据到（3-12）可得直径为： =1.03m1m4.5.2 立式两相分离器高度的计算分离器高度H的计算公式为：H=()D所以代入数据得到 H=31= 3m4.5.3 立式两相分离器进出口直径的计算分离器进出路口直径D1、D2的计算公式为： D1= （3-13） D2= （3-14）式中 V1 、V2 分别为气体的进口和出口速度，
13、m/s取进口速度V1=15m/s,V2=10m/s所以由公式（3-13），（3-14）可计算出进出口管径分别为：0.07 m/s，0.09 m/s。5. 旋风分离器的工艺设计为了分离气流中的颗粒，仅仅依靠重力是不合理的，因为这就要使重力式分离器的尺寸（直径）做得很大，多消耗钢材，增加基建投资。因此再生产实践中还利用惯性力，就是使气流方向改变，产生离心力来增大分离效果。主要是利用离心力来分离气流中的颗粒的分离器称为旋风式分离器。5.1 旋风分离器的直径计算通过查资料天然气集输工程可以得到计算直径的公式： D=0.536 （4.1）式中 Q天然气的实际流量， 旋风分离器内的压力降， CD水力阻力系
14、数，由实验测定；一般取为180， Pg在分离器内压力、温度条件下的气流密度。所以根据公式（4.1）可以求出旋风分离器的直径为：D=0.536=0.66m5.2 旋风分离器的长度计算旋风分离器长度的计算公式为：L=4D所以带入数据得到：L=2.64m。5.3 旋风分离器的进出口管径计算进出口管径的计算公式为： (4.2) (4.3)在计算时，一般取进口速度为1525m/s，出口速度为1015m/s，本次计算中取进口速度为15 m/s，出口速度为10 m/s。所以根据公式（4.2），（4.3）计算得出旋风分离器的进出口管径分别为：=0.07m =0.09m6. 结论6.1 设计思路立式两相分离器和
15、旋风式分离器的设计在课堂上老师也讲过一些基础知识，但工艺设计讲的不是很多，通过查阅相关资料，得出较为准确计算方法。在做设计的过程中，首先确定课程所要求设计的两相和旋风分离器的基本参数有哪些。然后，找一些资料和相关规范认真看一下分离器设计的要求。最后，根据所要设计的参数选择合适的公式，查阅相关图表，计算出分离器的直径、高（长）度以及进出口管线的直径。6.2 所做工作在这次课程设计中，一个组分成了若干个小组，我所在小组的任务是：某低温集气站的工艺设计分离器计算（两相几旋风）。这次课程设计的时间为两周。在6月17日，老师布置完任务，我们查找相应的资料，并小组讨论，确定实施方案，做出工艺流程图的草图。
16、在6月18日到6月27日，查阅相关资料和规范，计算出课程任务所要求的分离器的工艺参数，遇到不明白的地方，及时向老师请教。在天然气压缩因子的计算中，根据书中所讲述的方法中，找到一个合理简便的方法查图法，减少了一些计算的步骤，节约了时间。在计算颗粒沉降速度的时候，通过查资料书油田油气集输设计技术手册 ，查图，识图，最终计算出来，完成具体设计。6月28日，完成设计，并提交课程设计稿。6.3 得到的结果通过查相关的资料和规范，计算得出立式两相分离器的直径为1米，高度为3米，进出口管径分别为0.07米和0.09米。旋风分离器的直径为0.66米，长度为2.64米，进出口管径分别为0.07米和0.09米。并通过验算，符合工艺设计的要求。7. 参考文献1 梁平,王天祥. 天然气集输技术M. 北京：石油工业出版社 2008.5：11-392 中国石油天然气集团公司. GB50350-2005油气集输设计规范M. 北京：中国计划出版社2005：863 冯叔初，郭揆常等. 油气集输与矿场加工M. 东营：中国石油大学出版社 2006.5：219-2264 油田油气设计技术手册编写组. 油田油气设计技术手册M. 北京：石油工业出版社1995.3:524-5325 顾安忠,鲁雪生,石玉美,等.液化天然气技术M.北京:机械工业出版社, 2003.
