油气分离器设计制造规范

Q/HS 中国海洋石油总公司企业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 Q HS 3006 2003 油气分离器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 制造规范 Specification for design and fabrication of oil and gas separators 2003 01 29 发布 2003 06 01实施 中 国 海 洋 石 油 总 公 司 发 布 1 Q/HS 3006-2003 目 次 前言 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 定义 1 4 材料 2 5 工艺设计 2 6 机械设计 5 7 制造 检验与验收 9 8 铭牌 10 9 涂装与运输 11 10 供货范围 11 附录 A (资料性附录) 分离器设计与尺寸计算 13 附录 B (资料性附录) 防腐指南 27 附录 C (资料性附录) 分离器设计数据表 28 I Q/HS 3006-2003 前 言 中国海洋油气的开发已有几十年的历史 九十年代以前 海洋油气开发工程中的油气分离设备一直按中 国海洋石油总公司企业标准 Q/HS 7012-93 油气分离器规范 即等同采用 API SPEC 12 J specification for oil and gas separators 1989版 执行 已积累了丰富的经验 随着国产材料的品质 国内生产厂 设计与制造水平的提高 API SPEC 12 J 中若干条款已不适合中国具体情况 本标准就是根据中国海洋油 田的实际运行情况编制的 由于中国海洋油气开发所用的油气分离设备的设计与制造多为成橇方式进行 故本标准涉及到成橇设计 与制造方面的相关内容 本标准的计量单位均以国家颁布的法定计量单位为准 即在本标准中表述形式为 法定计量单位在前 将英制单位的相应值标在其后的括号内 若需要 本标准 2003年 01月 29日发布 自 2003年 06月 01日起实施 本标准的附录 A 附录 B 附录 C为资料性附录 本标准由中国海洋石油总公司提出并归口管理 本标准起草单位 海洋石油工程股份有限公司 本标准主要起草人 高光才 白志国 本标准主审人 沈庆仁 II Q/HS 3006-2003 油气分离器设计制造规范 范围 本标准规定了重力式及碰撞式的立式与卧式分离器的设计 制造 工厂试验 检验 验收 供货 包装 和运输的最低要求 本标准仅适用于中国海洋油田常用的立式与卧式的油气重力沉降分离 碰撞分离等两相与三相分离器 不包括其它不常用的特殊分离器 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件 其随后所有的修改 单 不包括勘误的内容 或修订版均不适用于本标准 然而 鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使 用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件 其最新版本适用于本标准 GB 150-1998 钢制压力容器 GB/T 4237-92 不锈钢热轧钢板 GB 4710-92 钢制塔式容器 GB 8163-87 输送流体用无缝钢管 GB/T 14976-94 流体输送用不锈钢无缝钢管 HG 20580-1998 钢制化工容器设计基础规定 HG 20583-1998 钢制化工容器结构设计规定 HG 20584-1998 钢制化工容器制造技术要求 HG 20615 20635-97 钢制管法兰 垫片 紧固件 美洲体系 HG 21514 21535-95 碳素钢和低合金钢人孔 手孔 HG/T 21574-94 设备吊耳 HG 21594 21604-94 不锈钢人孔 手孔 HG/T 21618-1998 丝网除沫器 JB 2536-80 压力容器油漆 包装和运输 JB 4712-92 鞍式支座 JB/T 4729-95 旋压封头 JB/T 4737-95 椭圆形封头 SY/T 10044-2002 炼油厂压力泄放装置尺寸确定 选择和安装推荐作法 ANSIB 16.5 Pipe flanges and flanged fittings 3 定义 本标准采用以下定义 3.1 油气分离器 Oil-Gas separator 油气分离器是将油藏地层中烃化合物的混合物在生产过程中 根据其组成和压力 温度条件 为了加工 储存和进行长距离运输的方便 将液体与气体分开成原油与天然气的设备 3.2 设计压力 design pressure 1 Q/HS 3006-2003 设定的分离器顶部的最高压力 与相应的设计温度一起作为设计载荷的条件 其值应按照工艺 P&ID 要 求 3.3 工作压力 working pressure 在正常工作条件下 分离器顶部可能出现的最高压力 其值应按照工艺 P&ID 要求 3.4 设计温度 design temperature 分离器在正常工作条件下 依据相应的设计压力 设定的元件的金属温度 沿元件金属截面的温度平均 值 其值应按照工艺 P&ID 要求 3.5 工作温度 working temperature 分离器在正常工作条件下的介质温度 其值应按照工艺 P&ID要求 4 材料 4.1 受压元件 受压元件用钢的选用原则 钢材规范 热处理状态和许用应力等均需按照 GB 150-1998第四章 材料 附录 A 材料的补充规定 附录 C 低温压力容器 及附录 F 钢材的高温性能 的规定执行 4.2 非受压元件 非受压元件用钢应是已列入材料标准的钢材 当为焊接件时 应为焊接性能良好且不会降低被焊件性能 的钢材 4.2.1 若内件的材料为不锈钢 其材质按照 GB/T 4237-92及 GB/T 14976-94的要求选用 4.2.2 螺栓 螺母及垫片等紧固件要求镀镉处理 4.2.3 若未有特殊标明 接管材料按照 GB 8163-87中 20# 的要求 若数据表中要求用不锈钢 其材料选 用 GB/T 14976-94中的 0Cr18Ni9 的要求 5 工艺设计 5.1 在进行分离器工艺设计时 应考虑的要求 5.1.1 分离器的作用是在一定的压力和温度下 分离出油和水中的游离气体 为了在较宽的范围内有效而 稳定的操作 气液分离器的结构一般具有下列特点 a 初级分离段用于把油气分开 形成以气体为主和以液体为主的两部分 为达到此要求 通常在进 口处安装分离装置 b 二级分离段是分离器的主体 它利用沉降分离把直径 100 m 以上的油滴从气体中分离出来 某 些设计常采用内隔板以降低扰动并消除泡沫 同时隔板也起到使液滴聚集的作用 主要分离部分必 须有一定的长度和直径 c 液体收集段主要用来收集液体 考虑到有效的脱出气体并在三相分离器中从油中分离出游离水 需要有必要的缓冲时间 防涡流装置可安装在液体出口上方 以防止气体和油随底部液体带走 d 捕雾段是在气体离开容器前 从气流中除去小的液滴 一般为 10 m 100 m 捕雾段不能处 理携有大量液体的气体 所以不能代替重力沉降分离器 正常情况下 分离器分出的气体夹带液体量小于或等于 50 mg/m3 5.1.2 操作压力可由重力加载 弹簧力加载或由调节器控制气体回压的背压阀调节 在气体进入输气管线 时 分离器最低压力通常由输送或集气系统压力确定 分离器应装有一套或多套液位控制器 通常在两相分 离器液体收集段 用液位控制器调节液体排出阀 以保持所要求的液位 三相分离器一般用双液位控制系统 内部堰板和挡板要与液位控制器相匹配 分离器上装有玻璃管液位计或其它可视液位计 以指示一个或两个 液位 通常分离器上还设有压力表和温度表 5.1.3 所有分离器 必须设置压力保护装置 并按 压力容器安全技术监察规程 来设置 与泄压装置连 2 Q/HS 3006-2003 接的泄压管线应单独考虑 推荐泄压管线的设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 可参阅 SY/T 10044-2002 5.1.4 若用户特别指明 分离器还应安装如下控制仪表和附件 a 进口关断阀 b 液位传感器或控制器 c 压力传感器或控制器 d 温度传感器或控制器 5.1.5 本标准包括的分离器有两种形式 立式和卧式 图 1为立式两相分离器示意图 图 2 为卧式两相分 离器示意图 表 1 列出了立式分离器的规格尺寸和最大许用工作压力 表 2 列出了卧式分离器的规格尺寸 和最大许用工作压力 图 1 立式两相分离器 3 Q/HS 3006-2003 图 2 卧式两相分离器 表 1 立式分离器的规格尺寸和工作压力额定值 公称直径 mm 最大许用工作压力 55 MPa 500 0.8 1.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 800 0.8 1.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 1000 0.8 1.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 1200 0.8 1.0 1.6 2.0 3.0 1600 0.8 1.0 2.0 3.0 1800 0.8 1.0 1.6 2.0 3.0 注 1 公称直径系指筒体内径 注 2 以上所列分离器数据系指海洋平台正在使用和正预备使用的分离器 表 2 卧式分离器的规格尺寸和工作压力额定值 公称直径 mm 最大许用工作压力 55 MPa 1600 0.85 1.0 1.6 2.0 1800 0.85 1.0 1.6 2.0 2000 0.85 1.0 1.6 2.0 2400 0.85 1.0 1.6 2.0 3000 0.85 1.0 1.6 3800 0.85 1.0 1.6 注 1 公称直径系指筒体内径 注 2 以上所列分离器数据系指海洋平台正在使用和正预备使用的分离器 5.2 立式分离器及卧式分离器的工艺计算 立式分离器和卧式分离器的工艺计算参照附录 A 6 机械设计 4 Q/HS 3006-2003 6.1 一般性要求 6.1.1 分离器的设计 制造 检验和验收除应符合本标准的各项规定外 还必须遵循 GB 150-1998和图样 的要求 6.1.2 分离器的设计和制造单位应具有 GB.150-1998第 3.2 节规定的资格与职责 6.2 设计载荷 分离器的设计除应考虑 HG 20580-1998第 6 章 设计载荷 外 还应考虑移动平台或 FPSO 的运动载 荷 6.3 腐蚀余量 6.3.1 对于腐蚀的确定 参照附录 B 防腐指南 6.3.2 在缺少数据的情况下 对于碳钢容器的所有受压部件及内件的腐蚀裕量一般取 3 mm 但应设置腐蚀 监测装置 6.4 筒体 封头及其连接 筒体 封头及其连接除应满足 HG 20583-19987 第 2 节 筒体 封头及其连接 的有关规定外 还应满足 以下要求 6.4.1 筒体采用钢板卷焊制成 公称直径以内径为准 筒体的厚度按照 GB 150-1998的有关规定 6.4.2 除非另有规定 封头的型式采用标准椭圆型封头 按照 JB/T 4737-95标准选用 6.4.3 冷成型封头应按照 GB 150-1998第 10.4 条的规定进行热处理 6.4.4 由多块板拼接的封头成型后 焊缝进行 100% 射线探伤 6.5 容器法兰 垫片 螺栓 母 容器法兰 垫片 螺栓 母 按 HG 20583-1998第 3 节 容器法兰 垫片 螺栓 母 要求 6.6 人孔 手孔及检查孔 6.6.1 分离器必须设置人孔 手孔或检查孔 对于碳素钢和低合金钢人孔 手孔应按 HG 21514 21535-95 选用 不锈钢人孔 手孔按照 HG 21594 21604-94选用 6.6.2 对于设置除雾器的分离器 必须开设人孔 若筒体直径太小 可考虑筒体与封头法兰连接 以便于 安装 拆卸除雾器 6.6.3 人孔 手孔及检查孔的装设位置应便于检查 清理及维修 对人孔应考虑进出方便 5.6.4 人孔 手孔的轴线一般应垂直于筒体经线 对于装卸填料的人孔 手孔可允许不垂直于筒体经线 6.7 管口 6.7.1 分离器的管口 其连接方式 连接法兰标准 密封面型式 公称尺寸 数量 方位等一般按照工艺 流程的要求来确定 6.7.2 集中控制用温度 压力和液位等检测器管口的结构形式和尺寸 按仪表专业要求确定 6.7.3 橇内钢制管法兰 垫片 紧固件的选用一般优先采用 HG 20615 20635-97 6.7.4 对于橇边接口法兰尺寸宜采用 ANSI B 16.5 6.7.5 接管一般选用 GB 8163-87 中 20# 无缝钢管或选用 GB/T 14976-94 中的 0Cr18Ni9 无缝钢管 接 管的结构要求按照 HG 20583-1998第 5 节 管口 的规定 6.8 开孔及开孔补强 分离器的开孔及补强按照 GB 150-1998第 8 章 开孔和开孔补强 的要求进行 6.9 支座 6.9.1 卧式分离器的鞍式支座按照 JB 4712-92要求 6.9.2 立式分离器一般要求采用裙座 裙座应符合 GB 4710-92 的有关要求 除非另有规定 支腿式支座 是不允许的 6.10 内件及附件 6.10.1 进口分离装置一般有两种类型 图 3 为疏流式分离装置 图 4 为离心式分离装置 分离器的进口 应设置进口缓冲板 其结构见图 5 5 Q/HS 3006-2003 1 油气进口 内切 2 旋流挡板 3 溢油管 4 外部法兰油气进口 内切 5 旋流挡板 6 溢油管 7 外部法兰油气进口 内切 图 3 疏流式分离装置 图 4 离心式分离装置 6.10.2 分离器的出口应设置防涡流挡板 其结构见图 6 其尺寸见表 3 表 3 防涡流挡板尺寸 DN A B C D E 型式 50 25 25 6 100 60 A A 70 40 30 6 140 78 80 45 35 6 160 92 100 100 50 10 200 B B 150 150 50 10 300 200 180 50 10 400 C C 250 200 50 10 500 300 220 70 10 550 350 250 70 10 600 400 280 70 10 650 6 Q/HS 3006-2003 图 5 进口缓冲挡板 注 1 A B C 型适用于清洁液体 A B C 型适 用于液体中有沉淀层 取 H=沉淀层厚度+ 100mm 150mm 注 2 当液体中有沉淀层 H 0 时 根据需要 容器 上需设一个液体排净口 注 3 如容器底部设置集液包时 H值应为 150mm 注 4 当防涡流要求高时 可适当增加 D值 注 5 A B C 型排出口底部应钻 8放净口 图 6 防涡流挡板 6.10.3 为减少雾沫夹带 在气体出口应设置挡板 其结构见图 7 7 Q/HS 3006-2003 图 7 气体出口挡板 6.10.4 当人孔设置在筒体侧面时 容器内壁应设置梯子 把手 梯子 把手的位置和结构尺寸见图 8 和 图 9 图 8 梯子把手位置 8 Q/HS 3006-2003 图 9 梯子 把手尺寸(a) (b)为梯子详图 (c)为把手详图 6.10.5 作为气液分离捕雾段的除雾器 其型式 基本参数及尺寸 技术要求参见 HG/T 21618-1998 丝网 除沫器丝网的丝径一般为 0.22 mm 0.28 mm 丝网的厚度一般为 100 mm 150 mm 材质为 316 不锈钢或 304 不锈钢或 0Cr18Ni9 6.11 吊耳及接地 6.11.1 设备吊耳的设置与选型按照 HG/T 21574-94执行 6.11.2 分离器必须设置不少于两个接地端子 材料为 316 或 0Cr18Ni9 不锈钢 如图 10 图 10 接地端子示意图 7 制造 检验与验收 7.1 制造要求 分离器的制造按 HG 20584-1998的要求进行 7.2 检验要求 分离器的检验除应满足 GB 150-1998 第 10 章 制造 检验 验收 的要求外 还必须满足业主认可 的第三方检验要求 7.3 压力试验 7.3.1 分离器制造完毕后 应按照图样要求进行压力试验 7.3.2 压力试验合格的分离器总橇应按照图样要求进行气密性试验 所有试验都必须提供试验报告 7.3.3 试验压力按照 GB.150-1998 中第 3.8 节 第 3.9 节和第 3.10 节的有关规定 试验方法按照 GB 150-1998中第 10.9 节的有关规定进行 9 Q/HS 3006-2003 7.4 资料要求 制造商提供的资料除应满足 GB 150-1998第 10.10 节的规定外 还必须满足业主特殊的要求 7.5 拒收 在制造商初验或以后的验收中 如发现材料有损伤性缺陷 或在合理的使用中证明有缺陷 则可拒收 并通知制造商 如果要在制造厂外对材料做破坏性试验 则对符合本标准的材料 业主应支付费用 而对不 符合本标准的任何材料可拒收 制造商有责任遵守本标准的所有条款 业主可做任何必要的检查 以确信制造商遵守本标准 并可拒收 任何不符合本标准的产品 8 铭牌 8.1 分离器应用不锈钢材料制成的铭牌作为识别 标志 禁止坐卧标志下载饮用水保护区标志下载桥隧标志图下载上坡路安全标志下载地理标志专用标志下载 此铭牌应牢固的固定于铭牌托架上 见图 11 和图 12 8.2 若分离器有保温层 托架应伸出保温层 25 mm 8.3 铭牌至少包括图 11 所示内容 8.4 铭牌的技术要求 方格内数字用钢印打出 文字 字母 数字均为凸出型呈银白色 其他凹入部分呈黑色 铐漆 表面涂油保护 设备名称的字高为 8mm 其余文字 字母 数字的字高为 6mm 材质为不锈钢 图 11 铭牌 10 Q/HS 3006-2003 图 12 托架 9 涂装运输 9.1 涂装 9.1.1 分离器装运前应对其进行除锈 除油 除垢 除焊渣处理 并按照业主有关规格书的要求进行涂漆 9.1.2 内部喷涂之后 应在分离器显著位置 用模板印上 内部涂层 不得施焊 9.2 包装运输 分离器的包装运输除按 JB 2536-80的有关规定 还应满足以下要求 a) 在所有试验和检验完成后 必须把容器清理干净 并干燥 暴露的未涂漆表面 如机加工表面和为 现场施焊所准备的焊接表面 需涂可除式防锈漆 b) 各种暴露在外的接口开孔应配备金属盲板封闭 紧固 并确保长期暴露在外而不损坏 c) 各种螺栓孔应使用丝堵保护 各种螺纹用黄油保护 d) 为了在运输中不损坏物件 所有设备应作相应的保护并固定 e) 如果为了便于运输而拆卸的仪表 阀门等均需在指定地点由制造商重新安装 拆下的仪表 阀门等 须加标签 编号以便正确安装 10 供货范围 10.1 除非另有规定 制造商应按照业主 P & ID 的要求成橇供货 10.2 制造商应提供但不限于以下内容 a) 包括容器 各种连接管线 阀门 仪表 电气设备及控制装置等 b) 结构橇座 包括吊耳 平台 梯子等 c) 所有配对法兰 包括螺栓 螺母 垫片 d) 保温及电伴热 e) 调试及启动零部件 f) 专用工具 g) 所有文件 包括工艺计算书 强度计算书 吊装 安全阀 加热器等 h) 检验和试验报告 11 Q/HS 3006-2003 i) 各种证书 j) 备件 k) 安装和调试资料 l) 其它完工文件 12 Q/HS 3006-2003 附录 A (资料性附录) 分离器设计与尺寸计算 A.1 两相油气分离器的尺寸计算 A.1.1 下列计算作为两相和三相分离器的设计及尺寸计算指导 应根据所预计的最大瞬时流量进行计算 A.1.2 一般来说 沉降分离计算时 取液滴的极限直径为 100 m 要求从气体中带出的液体不超过 50mg/m 3 将直径大于 10 油滴从气体中除去 A.1.2.1 沉降分离是依靠油滴和气体的密度差 把油滴从气体中沉降下来的分离方法 油气分离器的主要 分离部分就是应用的这个原理 液滴的沉降速度对分离效果有决定性的影响 沉降速度的计算 方法按下述 a) 公式法一 分离器沉降分离计算时 一般取液滴的极限直径为 100 m 按流态推荐选用以下计算公式 层流区 545.0 )(2* ×−= g GL t dV µ ρρ (A.1.2-1) 式中 Vt 液滴均匀沉降速度, 单位为米每秒 m/s ; d * 液滴直径, 单位为米(m); L 液滴密度, 单位为千克每立方米(kg/m3); G 沉降条件下气体密度, 单位为千克每立方米(kg/m3); G 气体的动力粘度, 单位为帕秒(Pa s) 过渡区 Gg GL t dgV 286.0428.0 714.0143.1*714.0 )(153.0 ρµ ρρ −= (A.1.2-2) 紊流区 5.0* )( 74.1    −= G GL t gdV ρ ρρ (A.1.2-3) 为判断某一直径的油滴在给定的分离条件下处于什么流态区 在此引入阿基米德准数 Ar 公式形式如 下 g GGL gdAr 2 3* )( µ ρρρ −= A.1.2-4 根据油滴直径和分离条件下的液气物性 按式(A.1.2-4)求出 Ar 根据表 A.1 可查出雷诺数范围 按 流态选用公式计算油滴沉降速度 表 A.1 不同流态下 Ar Re 关系 流 态 雷诺数范围 Ar 范围 Ar Re 关系 层 流 Re 2 Ar 36 Re=0.056 Ar 过渡区 2 Re 500 36 Ar 83 103 Re=0.153Ar0.714 紊 流 Re 500 Ar 83 103 Re=1.74Ar0.5 表 A.1 中 雷诺数的表达式为 g Gt dV µ ρ* Re = A.1.2-5 13 Q/HS 3006-2003 式中各符号意义及单位同式(A.1.2-1) b) 公式法二 从重量沉降的平衡条件 可以得出 5.0* 3 )(4    −= Gw GL t C gdV ρ ρρ A.1.2-6 式中 g 重力加速度 9.81m/s2; CW 阻力系数 其余符号意义同前 首先由假设的 Re 数 从图 A.1 查 CW 然后由所要求的浮动液滴直径 d* 以及 L G 按式 A.1.2-6 来算出 Vt 再由此 Vt 计算 Re G GtVd µ ρ' Re * ⋅= A.1.2-7 符号意义同前 由计算求得 Re 数 查图 A.1 查得新 CW 代入式(A.1.2-6) 反复计算 直到前后两次迭代的 Re 数相等即 Vt =Vt为止 c) 图表法 除用计算方法确定油滴沉降速度外 并简化计算 可用图 A.2 进行计算 该图表示原油密度 为 850 kg/m3 天然气相对密度为 0.7 工作温度为 20 时 不同工作压力下 油滴直径和沉降 速度的关系 使用图表时 原油密度 天然气相对密度和工作温度与图表不符时应加以修正 气体相对密度修正 系数见表 A.2 温度修正系数见表 A.3 表 A.2 密度修正系数 气体相对密度 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Wo 修正系数 0.963 1.0 1.04 1.07 1.105 表 A.3 温度修正系数 温度相对密度 -20 0 20 40 60 Wo修正系数 1.13 1.06 1.0 0.946 0.867 当原油密度不是 850 kg/m3 将影响 L- G 一项 其关系比较简单 可按比例加以修正 A.1.2.2 碰撞分离 碰撞分离是利用碰撞作用把在沉降分离中未能除去的较小的油滴除去 油气分离器中 完成碰撞分离作用的部件叫除雾器 除雾器内气体的通道是曲折的 携带着油雾的气体进入除雾器 在其中 被迫绕流时 由于油雾的密度比气体大 惯性也大 油雾不完全随气流改变运动方向 于是就碰撞到经常润 湿的结构上被吸附 这些油雾不断被吸附积蓄 沿结构垂直面流下 除雾器的计算 计算除雾器首先要确定气体经除雾滤网的允许流速 如果流速太大 气体在丝网的上部将把液滴破碎 并带出丝网 形成 液泛 状态 如果气速太低 由于达不到湍流状态 使许多液滴穿过丝网而没有与网接 触 降低了丝网的效率 计算方法如下述 14 Q/HS 3006-2003 15 Q/HS 3006-2003 图 A.2 不同压力下油滴沉降速度 a) 计算方法一 用常数 KG 的计算方法 16 Q/HS 3006-2003 5.0     −= G GL GG KU ρ ρρ (A.1.2-8) 式中: uG 除雾器自由横截面积的气体流速 单位为米每秒 m/s KG 常数 通常 KG=0.107 b) 计算方法二 本方法适用于两相物料中含液体很少的物流 假定两相中的液体全部被丝网截住 通过本方法 求得气体流速 丝网自由横截面积上的气体流速 uG uG=c m u0 (A.1.2-9) 其中     ⋅⋅⋅= GL L a gN ρµ ρε 2.0 3 0 '96.9 u (A.1.2-10)式 中: u0 临界流速 单位为米每秒 m/s L 液体粘度 单位为帕秒 Pa s 丝网空隙率 a 丝网比表面积 单位为平方米每立方米 m2/m3 (丝网参数见表 A.4 ) H2O(20 ) 20 水的表面张力 单位为牛每米 72.8 10-3N/m c 安全系数 取 0.7 0.9; m 校正系数 由 )20(2 COH L L G σ σ ρ ρ 和 图 A.4 查得 L 工作温度下液体表面张力 单位为牛每米 N/m 烃类的 L可按下式计算    −+= L GLL L M M 9.3 ))(6064.2( 4ρρσ (A.1.2-11) 式中: N 系数 5.0    ∆= L G G L W WM ρ ρ 由图 A.3查得 当 M 0.00001 时 取 N=0.7 进行计 算); ML 液体分子量 WL 进出丝网的液体流量之差 单位为千克每小时 kg/h WG 气体质量流量 单位为千克每小时 kg/h 17 Q/HS 3006-2003 18 Q/HS 3006-2003 19 Q/HS 3006-2003 表 A.4 国内丝网分离参数表 型号代号 比表面积 m 2 /m 3 空隙率 丝网密度 kg/m 3 K SP 529.6 0.9788 168 0.201 HP 403.5 0.9839 128 0.233 DP 625.5 0.9765 186 0.198 HR 291.6 0.9832 134 0.222 注 表 A.4 摘自行业标准 丝网除沫器 HG/T 21618-1998 c) 计算方法三 本方法适用于物流中液体含量较多时 首先假定被气流夹带的液量 根据本方法来计算夹带的 液量 然后通过计算方法二求得气体流速 具体计算按下述 1 当测得被气体夹带的液滴直径 d* 后 设定丝网自由横截面积上的气体流速 uG 并计算 Re数 G GGdu µ ρ* Re = (A.1.2-12) 符号意义同前; 2 由 Re 数查图 A.1 得阻力系数 CW 3 由 CW 校核 uG Gw GL G C gdu ρ ρρ 3 )(4 * −= (A.1.2-13) 若与假定值不符 则改变 uG 值 直到 uG 值与假定值相近 其余符号意义同前; 4 由 d* uG 值计算单位气体量带到丝网上的液体夹带量 E [ )25.21603.0(*5.2 )37.39(21603.0 )34.52.4exp(06243.0 ++ −⋅=∆= GuG GLGL du uWWE ρ ] (A.1.2-14) 05    = L GEM ρ ρ及 (A.1.2-15) 式中: E 单位气体量带到丝网上的液体夹带量 M 辅助因子 其余符号意义同前 5) 按 ( )COH L L G o202 σ σ ρ ρ 及 查图书馆 A.4 得系数 m; 6) 由 M 查图 A.3 得 N M N 为辅助系数 7) 由式 A.1.2-10 得 u0 若 u0值小于 uG 且差值不大 则可以用 uG进行尺寸设计 否则应选用其它参数 a 的丝网 若未测定液滴直径 d* 则可用式 A.1.2-8 选定 uG 值 然后再假定 d* 求 Re 及 CW 由式 A.1.2-13 验算 d* 值 若不符合 重新假定 d* 值 直至两值相近为止 然后再按步 骤 4 7 计算 d) 除雾器直径 求得的 uG 按式 A.1.2-16 求 DG 20 Q/HS 3006-2003 5.0 0188.0    = G G G u VD (A.1.2-16) 式中: DG 除雾器直径 单位为米 m 其余符号意义同前 由于安装的原因 如支承环约为 50/70 10 mm 容器直径须比除雾器直径至少大 100 mm 由图 A.5 可以快速求出除雾器直径 DG 除雾器厚度一般取 100mm 150 mm 可把直径为 10 m 100 m 的油滴除去 压降一般为 245.15Pa 490 Pa 除雾器不能处理携有大量液滴的气体 所以不能代替重力沉降来分离 100 m 以 上直径的油滴 A.1.3 油气分离器的结构设计要求 油气分离器的结构设计应满足以下要求 a) 初分离段应能将气液混合物中的液体大部分分离出来 b) 储液段要有足够的容积 以缓冲来油管线的液量波动和油气自然分离 c) 有足够的长度或高度 使直径 100 m 以上的液滴靠重力沉降 以防止气体过多地带走液滴 d) 在分离器的主体部分应有减少紊流的措施 保证液滴的沉降 e) 要有捕集油雾的除雾器 以捕捉二次分离后气体中更小的液滴 f) 要有压力和液压控制 A.1.4 立式重力分离器的尺寸计算 A.1.4.1 处理能力计算 分离器主要工作原理是沉降分离原理 沉降分离要满足一定的停留时间 应选取 适宜的气流速度 分离器处理能力决定于它的外形尺寸 油气分离既要分出液滴 又要从液体中分出气泡 所以计算分离器处理能力时 应对处理气体和液体能力分别计算 a) 处理气体能力 立式分离器工作时 气流和液滴沉降方向相反 所以液滴能沉降的必要条件是液滴 沉降速度 Vt 大于气流速度 ugv 即 Vt>ugv (A.1.4-1) 设计分离器时 要求在重力沉降部分能分离出直径为 100 m 以上的液滴 就可以使气体进入 捕集油雾的捕雾器中去 以捕集更小直径的油滴 满足气体中液体率的指标 通常重力沉降段液滴 沉降速度 Vt 指直径 100 m 滴的沉降速度 Vt 值可以 A.1.2.1 节中方法计算 在计算分离器时 考虑到油滴沉降速度计算的假设条件与实际情况有出入 以及气流在分离器 沉降部分的不均匀性 故在取允许气流速度 ugv 时应为 ugv=0.7Vt (A.1.4-2) 2 4 D Vugv π= (A.1.4-3) 式中: V 分离器操作条件下气体流量, 单位为立方米每秒 m3/s ; D 分离器直径,单位为米 m 气体处理量通常以工程标准状态下气体量表示 推出下式 V T T P P Z V s s s 1= (A.1.4-4) 式中: Vs 工程标准状态下气体流量 单位为立方米每秒 m3/s 21 Q/HS 3006-2003 Z 气体压缩系数 P 操作压力(绝对) 单位为兆帕 MPa Ps 工程标准状态时压力(绝对) 单位为兆帕 MPa 22 Q/HS 3006-2003 T 操作温度 单位为开尔文 K Ts 工程标准状态温度 单位为开尔文 293K 由式(A.1.4-3)和式(A.1.4-4)可得 gv s s s uT T p p z DV 1 4 2π= (A.1.4-5) b) 处理液体的能力 油气分离器液体处理能力 受液体性质和操作条件影响较大 从理论上计算分离 器处理液体的能力比计算气体的能力更困难 因此在计算液体处理能力时 只满足液体在分离器中 有足够的停留时间 油田常用数据为 一般原油 1 min 3 min 起泡原油 5 min 20 min A.1.4.2 直径及其它尺寸的计算 计算分离器先按分离器需要处理气量计算分离器的直径 然后再按液体 在分离器中停留时间来校核所确定的分离器直径 最后取计算结果的最大值 a) 根据分离器的处理量计算分离器直径 在确定分离器直径时 考虑进入分离器的油气两相比例随时 间不断变化这一实际情况 引入载荷波动系数 一般 取 1.5 2 由式(A.1.4-5)可得出下 式 gvs ss uPT TZPVD π β4= (A.1.4-6) b) 根据液体在分离器中停留时间校核分离器的直径 立式分离器液面一般保持在油出口上面 1 3 倍容器直径 计算分离器液体停留时间为 β π 0 2 4 )31( Q DDt −= (A.1.4-7) 式中: D 分离器直径 单位为米 m Qo 液体通过量 单位为立方米每分 m3/min ; 载荷波动系数 取 1.5 2 若按气体通过量计算的分离器直径不能满足液体停留时间 可考虑加大直径 c) 其它尺寸的确定 1) 立式分离器的高度 立式分离器的高度不能太矮 以免液滴来不及沉降就被气流带走 建议立 式分离器的高度为直径的 3.5倍 5 倍 2 除雾器的计算 根据 A.1.2.2 节计算 确定除雾器型号和尺寸 3 立式分离器各部分结构尺寸推荐值上述已明确主要结构尺寸的确定 分离器各部分其它尺寸 可参照下述方法确定 见图 A.6 4) 除雾段 H1一般不小于 400 mm 5) 沉降段 H2一般取 H2=D 但不小于 1000 mm 6) 入口分离段 H3 一般不小于 600 mm 7) 液体储存段 h 由原油在分离器内需要停留的时间确定 8) 液封段 H4 防止气体窜入原油管路 其高度一般不小于 400 mm 9) 泥砂储存段 H5 视原油含砂量和分离器中是否需要设置加热盘管而定 23 Q/HS 3006-2003 图 A.6 立式分离器结构尺寸 A.1.5 卧式分离器的设计 A.1.5.1 处理能力的计算 按下述要求 a) 处理气体能力计算在卧式分离器中 气体主流方向和油滴沉降方向互相垂直 要使气流中的油滴在 气体通过分离器的过程中能沉降下来的必要条件是 油滴沉降至集液部分液面所需的时间应小于油 滴随气体流过重力沉降部分所需的时间 即 h VHu V h u H te gv tgv e π或〉 (A.1.5-1) 式中 : He 重力沉降的有效长度 单位为米 m 即入口分流器至气体出口水平距离 一般为分离器圆筒 部分长度的 0.6 0.8 倍 ugv 气体流速 单位为米每秒 m/s h 油滴沉降高度 m 对卧式分离器 h 一般为直径的 1/2 Vt 直径为 100 m 油滴沉降速度 单位为米每秒 m/s 对于卧式分离器气体允许流速 ugv 应为 t e gv VD Hu 27.0= (A.1.5-2) 已知分离器重力沉降部分内气体允许流速 ugv 和分离条件下的气体处理量 V 则 gvu DV 8 2π= (A.1.5-3) gvu VD π 8= (A.1.5-4) 考虑分离器载荷波动系数 将气量以工程标准状态表示 式(A.1.5-4)可表示为 24 Q/HS 3006-2003 β π TZP PTuDHV s s gves 4 = (A.1.5-5) 式中: Vs 工程标准状态下气体流量 单位为立方米每秒 m3/s D 分离器直径 单位为米 m p 操作压力 绝对 单位为兆帕 MPa T 操作温度 单位为开尔文 K ps 工程标准状态压力 绝对 单位为兆帕 MPa Ts 工程标准状态温度 单位为开尔文 293K Z 气体压缩系数 He 卧式分离器有效长度 单位为米 m ugv 允许气体流速 单位为米每秒 m/s 荷载波动系数 取 1.5 2 b) 液体停留时间 1) 分离器液体通过量 36000 ×= L LQ ρ (A.1.5-6) 式中 L 分离器液体通过量 单位为千克每天 kg/d L 液体的密度, 单位为千克每立方米 kg/m3 2) 液体在分离器中停留时间 一般卧式分主器液面控制在直径 1/2 处 0 2 4 5.0 Q HDt e××= π (A.1.5-7) 式中: D 分离器直径 单位为米 m He 分离器有效长度 单位为米 m Qo 分离器液体通过量 单位为立方米每秒 m3/s A.1.5.2 分离器其它尺寸的计算 卧式分离器圆筒部分的长度与直径之比一般为 3 5 其它结构尺寸按下 述确定 见图 A.7 a) 入口分离段 L1 由入口的形式确定 但不小于 1000 mm b) 沉降分离段 L2 按结构要求定 但不小于 2 D c) 除雾分离段 L2 由除雾器结构 布置定 d) 液体储存段 h3 由液体在分离器内停留时间确定 通常使 h3=D/2 按来料油气比大小 可适当调整 h3 的高度 如来料油气比大 气体需多的处理空间 则 h3 可略低于 D/2 但最小不得少于 600 mm 25 Q/HS 3006-2003 图 A.7 卧式分离器结构尺寸 A.2 三相 油 气 水 分离 在 两相油气分离器尺寸计算 中以述及油气分离的基本理论 下面将进一步阐明游离水与油的分离原 理 A.2.1 所有的三相分离器必须满足下列要求 a) 液体必须在初级分离阶段与气体分离 b) 气体流速必须降低 以便液体沉降 c) 气体必须通过一高效除雾器除液 d) 水和油必须进入分离器的无紊流段 e) 液体必须在分离器内停留足够长的时间 以便分离 f) 必须保持油水界面 g) 油水必须从各自的出口离开分离器 A.2.2 三相分离器的尺寸计算主要取决于停留时间 所需的停留时间与分离器的容积 液体处理量和油与 水的相对密度有关 分离器中有效的停留容积为油水保持共处部分 就油水分离而言 一旦其中一种物料离 开了最初的液体段 虽然它可能还单独占据分离器的一部分 但已不能作为停留时间的一部分 确定停留时 间需考虑下列两个方面 a) 原油沉降时间要保证水足以从油中脱出 b) 水的沉降时间要保证油足以从水中脱出 在设计中 通常的做法是允许油和水有同样的停留时间 这可由变化范围较宽的界面液位控制器或可变 水堰完成 其在三相分离器中 液体停留时间的基本设计参数见表 A.5 表 A.5 液体停留时间 油的重度 需停留时间 min >35 o API 3 5 <35 o API +100 o F 5 10 +80 o F 10 20 +60 o F 20 39 26 Q/HS 3006-2003 附录 B (资料性附录) 防腐指南 B.1 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 建议根据下列指标来确定所用容器的腐蚀问题 B.1.1 含有水及下列全部或其中一种气体的井流均被认为具有腐蚀性并应予以考虑 a) 氧 O2 b) 二氧化碳 CO2 c) 硫化氢 H2S B.1.2 对于碳钢 下列指标可用来判断腐蚀环境的情况 a) 氧 1) 天然盐水中的含量小于 0.005 ppm 时 无腐蚀性 2) 含量在 0.005 ppm 0.025 p