重庆科技学院《油气集输工程》课程设计报告学院:石油与天然气工程学院专业班级: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计——分离器设计计算（两相及旋风式）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）:摘要天然气是清洁、高效、方便的能源。

天然气按在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。

只有游离态的天然气经聚集形成天然气藏，才可开发利用。

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。

因此，天然气在国民经济中占据重要地位。

天然气也同原油一样埋藏在地下封闭的地质构造之中，有些和原油储藏在同一层位，有些单独存在。

对于和原油储藏在同一层位的天然气，会伴随原油一起开采出来。

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了极大的磨蚀危害，且可能堵塞管道和仪表管线及设备等，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。

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，卧式、立式两相分离器的直径，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。

关键字：低温立式分离器压缩因子目录摘要 (1)1.设计说明书 (4)1.1 概述 (4)1.1.1 设计任务 (4)1.1.2 设计内容及要求 (4)1.1.3 设计依据以及遵循的主要规范和标准 (4)1.2 工艺设计说明 (4)1.2.1 工艺方法选择 (4)1.2.2 课题总工艺流程简介 (5)2.计算说明书 (5)2.1 设计的基本参数 (5)2.2 需要计算的参数 (5)3.立式两相分离器的工艺设计 (6)3.1 天然气的相对分子质量 (6)3.2 天然气的相对密度 (6)3.3 压缩因子的计算 (6)3.4 天然气流量的计算 (9)3.5液滴沉降速度 (10)3.5.1天然气密度的计算 (10)3.5.2临界温度、压力的计算 (11)3.5.3天然气粘度的计算 (11)3.5.4 天然气沉降速度的计算 (13)3.6 立式两相分离器的计算 (14)3.6.1 立式两相分离器直径的计算 (14)3.6.2 立式两相分离器高度的计算 (15)3.6.3 立式两相分离器进出口直径的计算 (15)3.7 管径确定 (16)3.8 壁厚的确定 (16)3.9 丝网捕雾器 (17)3.10 设备选型 (17)4.旋风分离器的工艺设计 (18)4.1.1根据进、出口速度检验K值及最后结果 (19)4.2 压力降的计算 (21)结论 (23)参考文献 (24)1 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（两相及旋风）。

在设计之前要检查低温两相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、进出管口直径、高度、长度以及卧式、立式分离器的直径。

1.1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分离器的工艺参数。

1.1.1设计任务某低温集气站的工艺设计——分离器计算（两相）1.1.2设计内容及要求①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）；②编写设计报告和课程设计总结；③报告格式需符合学校课程设计撰写格式要求。

1.1.3设计依据以及遵循的主要规范和标准①《油气集输设计规范》（GB 50350-2005）②《油气分离器规范》（SY/T 0515-1997）③《油气分离器设计制造规范》（QHS 3006-2003）1.2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。

1.2.1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。

按天然气分离的温度条件，又可分为常温分离工艺流程和低温分离工艺流程。

本次课程设计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，是天然气中的含水量降低，从而达到脱水的目的。

1.2.2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2 计算说明书2.1设计的基本参数设计的基本参数见表2.1表2.1井口的产量、进站压力及温度出站压力：6MPa；天然气露点：＜-5 ℃进站气体组成（%）：C1-85.33 C2-2.2 C3-2.0 C4-1.7 C5-1.23 C6-0.9 H2S-6.3CO2=0.78凝析油含量：20g/m3；S=0.782.2需要计算的参数天然气的相对分子质量、压缩因子、天然气节流后的比拟压力及温度、天然气的总流量、液体的沉降速度、分离器内直径、分离器气体出入口管径。

3 立式两相分离器的工艺设计3.1天然气的相对分子质量人们把0℃、101325Pa 时体积为22.4dm 3天然气所具有的质量认为是天然气的相对分子质量。

天然气的相对分子质量是一种人们假想的相对分子质量。

其计算方法为：i i M y ΣM = （3.1）式中： M ——天然气的相对分子质量；y i ——组分i 的摩尔分数；M i ——组分i 的相对分子质量。

根据有进站气体组成（%）：C 1-85.33 C 2-2.2 C 3-1.7 C 4-1.56 C 5-1.23 C 6-0.9 H 2S-6.3 CO 2=0.78用上述（3.1）公式可计算出天然气的相对分子质量为：M=16×0.8533＋30×0.022＋44×0.017＋58×0.0156＋72×0.0123＋86×0.009＋34×0.063＋44×0.0078=20.1153.2天然气的相对密度天然气相对密度是在相同压力和温度下天然气的密度与空气密度之比，这是一个无量纲。

天然气的相对密度用符号S 表示。

且一般情况下计算，得到干燥空气的分子量约为28.97，则有：6960=972811520===...M M ρρS 空天空天3.3压缩因子的计算在某压力P 和某温度T 时n 摩尔气体的实际体积除以在相同压力P 和温度T 时n 摩尔气体的理想（计算）体积之商，即为该气体的压缩因子。

压缩因子主要有两种计算方法：计算法、查图法。

本文用的是查图法计算出天然气的压缩因子。

天然气的相对密度S=0.696＜0.7，所以对于凝析气田气，通过查数据公式中的公式：S..T S .p 21152+1106=248.0-7784=pc pc （3.2）所以根据上述（3.2）公式可得：K....T MPa ..p 038212=6960×21152+1106=6054=696.0×248.0-7784=pc pc因为气体组分中含较多硫化氢和二氧化碳，需对拟临界压力、温度进行修正，则根据校正系数：()()045061903-15+-120=....B B A A ε （3.3）式中: A ——H 2S 和CO 2气体的总摩尔分数；B ——H 2S 气体的摩尔分数。

根据上述（3.3）公式可以通过带入已知数值计算得到：()()102.13=063.0-063.0+0708.0-07080×120=0.45.06.1903..ε再代入校正公式：()3pc pc 3pc pc pc pc -=-1+=εT 'T εB B T 'T p 'p （3.4）将已知的校正系数代入上述（3.4）公式中，可以得到'p pc 和'T pc 为校正后的压力、温度，分别为：()K .'T MPa ....'p 936.198=102.13-038212=305.4=102.13×063.0-1×630+038212936198×6054=pc pc根据节流阀4、5号节流之后的压力和温度P= 6MPa ，T=(12.67+273.15)K=285.82K 可以得到其比拟压力、比拟温度。

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:pc pr =p pp（3.5）所以由上述（3.5）公式可计算出天然气的拟对比压力为：391=30546=pr ..p天然气的拟对比温度:pc pr =T TT（3.6）所以由上述（3.6）公式可计算出天然气的拟对比温度为：4371=93619882285=pr ...T整理后查得下图3.3天然气压缩因子版图可得压缩因子:图3.3 天然气压缩因子图版通过拟对比温度和拟对比压力的数据，根据下图中的图1压缩因子可查得天然气压缩因子为Z=0.792。

3.4天然气流量的计算在标准状态下6、7号井的流量分别是 Q g6=14×104 m 3/d Q g7=19×104 m 3/d天然气在标准状态下的流量与实际流量的转换公式为：293×1013250×86400=TZ P .Q Q g （3.7）所以由上述（3.7）公式可计算出6、7号井天然气的实际流量分别为：6号井：d /m ....Q 3460210=2937920×82285×61013250×8640010×14=7号井：d/m ....Q 3470290=2937920×82285×61013250×8640010×19=3.5液滴沉降速度3.5.1天然气密度的计算根据天然气密度计算的公式:ZT.PMρg 3148= （3.8）式中 P ——节流后的压力； M ——天然气的分子质量； Z ——压缩因子； T ——节流后的温度。

可以根据上述（3.8）公式算出在P=6MPa ，T=(12.67+273.15)K=285.82K 条件下天然气密度：31364=82285×7920×314811520×6000=m /kg .....ρg3.5.2临界温度、压力的计算根据下图3.5可查到天然气在不同压力温度下的粘度。