??? 天然氣儲運系統(tǒng)用分離設(shè)備主要用來除去天然氣中懸浮的固、液相雜質(zhì)。脫除固、液相雜質(zhì)的目的是降低管道及設(shè)備的輸送負(fù)荷、防止或降低腐蝕或堵塞的發(fā)生、保證管道與設(shè)備安全可靠運行。其中固態(tài)雜質(zhì)主要是由氣層中夾帶出來的少量地層巖屑等雜物和設(shè)備管道中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物，而分離的主要對象是液相雜質(zhì)，如地層水、凝析油等，因而天然氣儲運系統(tǒng)用的分離設(shè)備主要是氣液分離設(shè)備。
??? 天然氣儲運系統(tǒng)中所使用的分離器種類繁多，但按其作用原理主要可分為兩大類，即重力分離器和旋風(fēng)分離器。其他類型的分離器有螺道式分離器、百葉窗式分離器、過濾分離器等。
? ??一、重力分離器
? ??重力式分離器有各種各樣的結(jié)構(gòu)形式，但其主要分離作用都是利用天然氣和被分離物質(zhì)的密度差(即重力場中的重度差)來實現(xiàn)的，因而叫做重力式分離器。重力式分離器根據(jù)功能可分為兩相分離(氣液分離)和三相分離(油氣水分離)兩種。按流體流動方向和安裝形式又可分為立式分離器、臥式分離器等。
??? 1. 兩相分離器
??? (1) 立式分離器
立式重力分離器的主體為一立式圓筒體，氣流一般從該筒體的中段進(jìn)入，頂部為氣流出口，底部為液體出口，結(jié)構(gòu)與分離作用如圖5-1。
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??? 初級分離段——即氣流入口處，氣流進(jìn)入簡體后，由于氣流速度突然降低，成股狀的液體或大的液滴由于重力作用被分離出來直接沉降到積液段。為了提高初級分離的效果，常在氣液入口處增設(shè)入口擋板或采用切線入口方式。
? ??二級分離段——即沉降段，經(jīng)初級分離后的天然氣流攜帶著較小的液滴向氣流出口以較低的流速向上流動。此時，由于重力的作用，液滴則向下沉降與氣流分離。本段的分離效率取決于氣體和液體的特性、液滴尺寸及氣流的平均流速與擾動程度。
? ??積液段——本段主要收集液體。一般積液段還應(yīng)有足夠的容積，以保證溶解在液體中的氣體能脫離液體而進(jìn)入氣相。對三相分離器而言，積液段也是油水分離段。分離器的液體排放控制系統(tǒng)也是積液段的主要內(nèi)容。為了防止排液時的氣體旋渦，除了保留一段液封外，也常在排液口上方設(shè)置擋板類的破旋裝置。
??? 除霧段一主要設(shè)置在緊靠氣體流出口前，用于捕集沉降段未能分離出來的較小液滴(10～100μm)。微小液滴在此發(fā)生碰撞、凝聚，最后結(jié)合成較大液滴下沉至積液段。
??? 立式重力分離器占地面積小，易于清除筒體內(nèi)污物，便于實現(xiàn)排污與液位自動控制，適于處理較大含液量的氣體。但單位處理量成本高于臥式。
? ??(2) 臥式分離器
臥式重力式分離器的主體為一臥式圓筒體，氣流從一端進(jìn)入，自另一端流出，其作用原理與立式分離器大致相同，由圖5-2所示，可分為下列部分。
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??? 入口初級分離段——可具有不同的入口形式，其目的也在于對氣體進(jìn)行初級分離。除了入口擋板外，有的在入口內(nèi)增設(shè)一個小內(nèi)旋器，即在入口對氣-液進(jìn)行一次旋風(fēng)分離。
??? 沉降二級分離段——此段也是氣體與液滴實現(xiàn)重力分離的主體。在立式重力分離器的沉降段內(nèi)，氣流一般向上流動，而液滴向下運動，兩者方向完全相反，因而氣流對液滴下降的阻力較大，而臥式重力分離器的沉降段內(nèi)，氣流水平流動與液滴下降成90°夾角，因而對液滴下降阻力小于立式重力分離器，通過計算可知臥式重力分離器的氣體處理能力比同直徑立式重力分離器的氣體處理能力大。
??? 除霧段——此段可設(shè)置在簡體內(nèi)，也可設(shè)置在簡體上部緊接氣流出口處，除霧段除設(shè)置纖維或金屬網(wǎng)絲外，也可采用專門的除霧芯子。
??? 液體儲存段(積液段)——此段設(shè)計常需考慮液體必須的在分離器內(nèi)的停留時間，一般儲存高度按D/2考慮。
??? 泥沙儲存段——這段實際上在積液段下部，主要是由于在水平筒體的底部，泥砂等污物有45°～60°的靜止角，因排污比立式分離器困難，有時此段需增設(shè)兩個以下的排污口。
??? 臥式重力分離器和立式分離器相比，具有處理能力較大、安裝方便和單位處理量成本低等優(yōu)點。但也有占地面積大、液體控制比較困難和不易排污等缺點。
2. 三相分離器
(1)立式分離器
圖5-3表示一個典型的立式三相分離器結(jié)構(gòu)。流體經(jīng)過側(cè)面的入口進(jìn)入分離器，在進(jìn)口擋板處，流體分離出大量氣體。分離出的液體經(jīng)降液管輸送到油氣界面處而不影響撇沫。連通管上下的壓力通過連通管平衡。油氣水混合物經(jīng)降液管出口處的分配器進(jìn)入油水界面，氣體從此處上升，油水也由于重力的原因分別向上向下運動從而最終達(dá)到分離油氣水的目的。
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有時三相分離器的底部也有采用錐形底的。如果在生產(chǎn)中有較多量的砂粒時就可以使用這種結(jié)構(gòu)。錐體通常具有一個與水平線成45°和60°角度以有助于產(chǎn)出的砂子抵抗靜止角達(dá)到排污的目的。
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