摘要为了满足油气井产品计量、矿场加工、储存和管道输送的需要，气、液混合物要进行气液分离。

本文是某低温集气站中分离器的设计与计算，选用立式分离器与旋风式两种。

立式分离器是重力式分离器的一种，其作用原理是利用生产介质和被分离物质的密度差来实现基本分离。

旋风式分离器的分离原理是由于气、液质量不同，两相在分离器筒内所产生的离心力不同，液滴被抛向筒壁聚集成较大液滴，在重力作用下沿筒壁向下流动，从而完成气液两相分离。

分离器的尺寸设计根据气液混合物的压力﹑温度以及混合物本身的性质计算确定。

最后确定分离器的直径、高度、进出口直径。

关键词：立式两相分离器 旋风式分离器 直径 高度 进出口直径广安1#低温集气站的基本资料：出站压力：6MPa 天然气露点：5C <-︒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=0.9H 2S=6.3 CO 2=0.78凝析油含量：320/g m 0.78l S =1. 压缩因子的计算① 天然气的相对分子质量 ∑=iMi M ϕ式中 M ——天然气的相对分子质量； i ϕ——组分i 的体积分数； Mi ——组分i 的相对分子质量。

则计算得， M=20.1104② 天然气的相对密度天然气的相对密度用S 表示，则有：S=空天M M 式中 M 天、M 空分别为天然气的相对分子质量。

已知：M 空=28.97 所以，天然气相对密度S=空天M M =20.1104/28.97=0.694 ③ 天然气的拟临界参数和拟对比参数 对于凝析气藏气：当 0.7S < 时，拟临界参数：4.7780.248106.1152.21pc pc P S T S =-=+ 计算得，4.6211.7pc pc P T ==天然气的拟对比参数：pr pcpr pcP P P T T T ==a ．1、2号分离器：1110;287a P MP T K == 110 2.174.6pr P ==； 12871.36211.7pr T == b. 3号分离器：3310;287P MPa T K == 33103042.17; 1.444.6211.7pr pr P T ====c. 4号分离器：4410;303P MPa T K == 44103032.17; 1.434.6211.7pr pr P T ==== d. 5号分离器：556;257P MPa T K == 5562571.3; 1.24.6211.7pr pr P T ====④ 计算压缩因子天然气的压缩因子和拟对比压力，拟对比温度有如下的函数关系： (,)pr pr Z P T ϕ=天然气压缩因子图版 根据算的的参数查上图得，123450.72;0.78;0.77;0.70Z Z Z Z Z =====2. 天然气密度在某压力，温度下，天然气的密度ρ=ZTpM314.8式中 ρ——天然气在任意压力、温度下的密度，kg/m 3P ——天然气的压力（绝），kPa; M ——天然气的相对分子质量； Z ——天然气的压缩因子； T ——天然气绝对温度，K 根据公式可计算， 3121000020.1104117.1()8.3140.72287g g kg m ρρ⨯===⨯⨯331000020.1104102.0()8.3140.78304g kg m ρ⨯==⨯⨯341000020.1104103.7()8.3140.77303g kg m ρ⨯==⨯⨯35600020.110480.7()8.3140.70257g kg m ρ⨯==⨯⨯3. 气体流量由已知日产量和流程设计课知各分离器的日处理量分别为：341323334352210()182********()14();19()1822201671419116()g g g g g mQ dm Q dmmQ Q ddm Q d=⨯=++++====++++++=根据公式000T Z Q P ZT PQ g=推得：Q=293101325.086400TZP Q g ⨯⨯即分离器的流量 计算得各分离器的流量分别为：33312333450.018;0.067;0.0130.018;0.139mmmQ Q Q sss mmQ Q ss=====4. 粘度的求解①．根据天然气的相对密度S=0.694，查天然气的假临界特性图得到天然气的临界温度和临界压力：218;4570pc c T P KPa ==天然气的假临界特性图②．查下图得出天然气在101.325KPa ，不同温度条件下的粘度。

1234514313016T T CT C T C T C==︒=︒=︒=-︒ 12345,0.0098,0.0106,0.0105,0.0088mp smp s mp s mp sμμμμμ==⋅=⋅=⋅=⋅③．计算气体临界参数，从对比温度与临界温度关系图查出粘度比0μμ，算出气体的粘度。

a. 1,2号分离器： 1212287100001.32;2.192184570pr pr pr pr T T P P ====== 查得粘度比11.60μμ=气体粘度：512 1.600.0098 1.5710pa s μμ-==⨯=⨯⋅ b. 三号分离器： 33304100001.39;2.192184570pr pr T P ==== 查得粘度比31.45μμ= 气体粘度：53 1.450.0106 1.5410pa s μ-=⨯=⨯⋅ c. 四号分离器: 44303100001.39;2.192184570pr pr T P === 查得粘度比41.45μμ= 气体粘度：54 1.450.0105 1.5210pa s μ-=⨯=⨯⋅ d. 五号分离器： 5525760001.18; 1.312184570pr pr T P ==== 查得粘度比51.4μμ= 气体的粘度：55 1.40.0088 1.2310pa s μ-=⨯=⨯⋅5. 液滴沉降速度的计算① 计算水力阻力系数D C 根据经验公式：()()224Re3L L g gggd S f ρρμ-=式中 d L ——液滴的直径，m 。

（取100L d m μ=）L S ——凝析油的相对密度，kg/m 3g ρ——气体在操作下的密度，kg/ m 3 g μ——气体的粘度，pa ·s可得出， ()()()()1222212549.810780117.1117.1ReRe41153 1.5710f f --⨯⨯⨯-⨯===⨯⨯()()()12223549.810780102.0102.0Re38103 1.5410f --⨯⨯⨯-⨯==⨯⨯()()()12224549.810780103.7103.7Re39663 1.5210f --⨯⨯⨯-⨯==⨯⨯()()()12225549.81078080.780.7Re 48743 1.2310f --⨯⨯⨯-⨯==⨯⨯查液滴在气体中的阻力系数计算列线图，可知12345 1.51.61.551.4D D D D D C C C C C =====②．沉降速度液滴在分离器中的沉降速度按下式计算： ()43L L g g Dgd S C ρωρ-=计算出各分离器中液滴的沉降速度分别为：120.07ms ωω===30.074m s ω==40.074m s ω==50.09m s ω==6. 分离器尺寸计算①．立式两相分离器根据公式: D υηω==(η取0.8)，可计算分离器的直径；一般立式重力分离器的高度取H=4D;取进口速度：115m sυ=，进口直径：1D = 取出口速度：210m sυ=，出口直径：2D =a. 一号分离器1111120.6440.64 2.560.040.05D mH m D mD ===⨯=====b. 二号分离器：3331320.540.5 2.00.030.04D mH mD mD ===⨯=====c. 三号分离器：30.5D m ==340.5 2.0H m =⨯=310.03D m ==320.04D ==d. 四号分离器：4441420.640.6 2.40.040.05D mH mD mD ===⨯=====e. 五号分离器：555152 1.64 1.6 6.40.120.13D mH mD mD ===⨯=====② 旋风式分离器尺寸计算根据公式：0.553.3910g TZQ D K P -⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭筒内流速：20.785g QD υ=进口流速：1214QD υπ=出口流速：2224QD υπ=旋风式分离器尺寸计算得步骤： Ⅰ. 令K=1，计算直径D.Ⅱ. 取进口管径10.47D D =,出口管径20.67D D =Ⅲ. 验算进口流速是否在15~25m s ，出口流速是否在5~15m sⅣ. 验算筒内流速是否在2.45~4.43m s若不符合上述条件，则需要另取K 值进行计算，知道全部符合条件。

a. 一号分离器0.54511112112122122870.7222103.391010.072100.470.0720.0340.670.0720.04840.01819.83.140.03440.01810.03.140.0480.0184.420.7850.072g D mD mD mm s m s m s υυυ-⎛⎫⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭=⨯==⨯=⨯==⨯⨯==⨯==⨯均符合条件，故1110.072;40.288D m L D m === b. 二号分离器0.54522870.7283103.391010.1410D m -⎛⎫⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭210.470.140.066D m =⨯=220.670.140.094D m =⨯=21240.06719.63.140.066m s υ⨯==⨯ 22240.0679.73.140.094m s υ⨯==⨯ 120.0674.40.7850.14g m s υ==⨯ 均符合条件，故2220.14;40.56D m L D m ===c. 三号分离器0.54533142412322323040.7814103.391010.06100.470.060.030.670.070.0540.01825.03.140.0340.01310.33.140.040.0134.420.7850.06g D mD m D mm s m s m s υυυ-⎛⎫⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭=⨯==⨯=⨯==⨯⨯==⨯==⨯均符合条件，故3330.06;40.24D m L D m === d. 四号分离器0.54543040.7719103.391010.0710D m -⎛⎫⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭410.470.070.03D m =⨯=420.670.070.05D m =⨯= 41240.01825.03.140.03m s υ⨯==⨯42240.0189.23.140.05m s υ⨯==⨯420.0184.40.7850.07m s υ==⨯ 均满足条件，故4440.07;40.28D m L D m === e. 五号分离器0.54552570.7116103.391010.1510D m -⎛⎫⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= ⎪⎝⎭510.470.150.07D m =⨯= 520.670.150.1D m =⨯= 51240.13936.03.140.07m s υ⨯==⨯ 不符合条件，另取K 值再次进行计算。