油氣集輸課程設(shè)計(jì)

1、重慶科技學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告院（系）:石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級:油氣儲(chǔ)運(yùn)學(xué)生姓名：學(xué) 號:設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位） 重慶科技學(xué)院石油科技大樓設(shè)計(jì)題目:某低溫集氣站的工藝設(shè)置分離器計(jì)算（兩相幾旋風(fēng)）完成日期：年 月曰指導(dǎo)教師評語：成績（五級記分制）：指導(dǎo)教師（簽字）:_ _目錄1. 引言 12. 設(shè)計(jì)說明書 22.1 概述 22.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 22.1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和及要求 22.1.3設(shè)計(jì)依據(jù)以及遵循的主要的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 22.2工藝設(shè)計(jì)說明 22.2.1 工藝方法選擇 22.2.2課題總工藝流程簡介 23. 計(jì)算說明書 33.1 設(shè)計(jì)的基本參數(shù) 33.2需要計(jì)算的參數(shù) 34. 立式兩相分離器的工

2、藝設(shè)計(jì) 44.1天然氣的相對分子質(zhì)量 44.2壓縮因子的計(jì)算 44.3天然氣流量的計(jì)算 54.4液滴沉降速度計(jì)算 54.4.1 天然氣密度的計(jì)算 54.4.2臨界溫度、壓力的計(jì)算 54.4.3 天然氣粘度的計(jì)算 74.5立式兩相分離器的計(jì)算 94.5.1 立式兩相分離器直徑的計(jì)算 94.5.2立式兩相分離器高度的計(jì)算 104.5.3 立式兩相分離器進(jìn)出口直徑的計(jì)算 105. 旋風(fēng)分離器的工藝設(shè)計(jì) 115.1旋風(fēng)分離器的直徑計(jì)算 115.2旋風(fēng)分離器的長度計(jì)算 115.3旋風(fēng)分離器的進(jìn)出口管徑計(jì)算 116. 結(jié)論 136.1 設(shè)計(jì)思路 136.2所做工作 136.3得到的結(jié)果 137. 參考文獻(xiàn)

3、 141. 引言天然氣是清潔、高效、方便的能源。它的使用在發(fā)展世界經(jīng)濟(jì)和提高環(huán)境質(zhì)量中起著重要作用。全球蘊(yùn)藏著相當(dāng)豐富的天然氣資源，目前世界天燃?xì)馐莾H次于石油和煤炭 的世界第三能源。因此，天然氣在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要地位。天然氣分別通過開采、 處理、集輸、配氣等工藝輸送到用戶，每一環(huán)節(jié)都是不可或缺的一部分。天然氣是從氣 井采出時(shí)均含有液體（水和液烴）和固體物質(zhì)。這將對集輸管線和設(shè)備產(chǎn)生極大的磨蝕 危害，且可能堵塞管道和儀表管線以及設(shè)備等，因而影響集輸系統(tǒng)的運(yùn)行。氣田集輸?shù)?目的就是收集天然氣和用機(jī)械方法盡可能除去天然氣中所罕有的液體和固體物質(zhì)。本文主要講述天然氣的集輸工藝中的低溫集輸工藝中的分

4、離器的工藝計(jì)算。本次課程設(shè)計(jì)我們組的課程任務(wù)是一一某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)。在每一組中又分為了若干個(gè)小組，我所在小組的任務(wù)是一一低溫集氣站分離器計(jì)算。在設(shè)計(jì)之前要查低 溫兩相分離器和旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)的相應(yīng)規(guī)范，以及注意事項(xiàng)，通過給的數(shù)據(jù)資料，確定 在設(shè)計(jì)過程中需要使用的公式，查詢圖表。然后計(jì)算出天然氣、液烴的密度，天然氣的， 溫度，壓縮因子，粘度，阻力系數(shù)，顆粒沉降速度，立式兩相分離器和旋風(fēng)分離器的直 徑，進(jìn)出管口直徑，以及高度和長度。把設(shè)計(jì)的結(jié)果與同組的其他設(shè)備連接起來，組成 一個(gè)完整的工藝流程。2. 設(shè)計(jì)說明書遵循設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，完成某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)一一分離器計(jì)算(兩相幾旋 風(fēng))。在設(shè)計(jì)

5、之前要查低溫兩相分離器和旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)的相應(yīng)規(guī)范，以及注意事項(xiàng)， 通過給的數(shù)據(jù)資料，確定在設(shè)計(jì)過程中需要使用的公式，查詢圖表。然后計(jì)算出天然氣、 液烴的密度，天然氣的，溫度，壓縮因子，粘度，阻力系數(shù)，顆粒沉降速度，立式兩相 分離器和旋風(fēng)分離器的直徑，進(jìn)出管口直徑，以及高度和長度。2.1概述通過查有關(guān)資料和相關(guān)規(guī)范，通過設(shè)計(jì)任務(wù)書上的數(shù)據(jù)以及要求，計(jì)算出低溫集氣 站兩相幾旋風(fēng)分離器的工藝參數(shù)。2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)一一分離器計(jì)算(兩相幾旋風(fēng))2.1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容和及要求 根據(jù)提供的資料進(jìn)行某低溫集氣站的工藝設(shè)計(jì)一一分離器計(jì)算(兩相及旋 風(fēng))； 編寫設(shè)計(jì)報(bào)告和課程設(shè)計(jì)總結(jié)； 報(bào)告格

6、式需符合學(xué)校課程設(shè)計(jì)撰寫格式要求。2.1.3設(shè)計(jì)依據(jù)以及遵循的主要的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) 油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50350-2005) 分離器規(guī)范(SY/T 0515-2007) 油氣分離器規(guī)范(SY/T 0515-1997) 油氣分離器設(shè)計(jì)制造規(guī)范(QHS 3006-2003)2.2工藝設(shè)計(jì)說明根據(jù)課程設(shè)計(jì)老師布置的要求，查資料和規(guī)范，計(jì)算出相應(yīng)的參數(shù)。在設(shè)計(jì)的 過程中，應(yīng)該按照實(shí)際計(jì)算的公式或圖表分別求出對應(yīng)狀態(tài)下的數(shù)值，合理利用相 應(yīng)的規(guī)范，設(shè)計(jì)出符合課程需求的工藝。2.2.1工藝方法選擇氣田集輸工藝流程分為單井集輸流程和多井集輸流程。按天燃?xì)夥蛛x是的溫度 條件，又可分為常溫分離工藝流程和低溫分

7、離工藝流程。本次課程的任務(wù)是低溫集 氣站的工藝設(shè)計(jì)。低溫集氣站分離器的設(shè)計(jì)，通過節(jié)流降壓的方法，使天然氣中的 含水量降低，從而達(dá)到脫水的目的。2.2.2課題總工藝流程簡介多口氣井一節(jié)流降溫-分離一多次節(jié)流一凝液回收一外輸3. 計(jì)算說明書3.1設(shè)計(jì)的基本參數(shù)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)見表2-1表2-1井號產(chǎn)量（104m3/d ）進(jìn)站壓力（MPa進(jìn)站溫度（C）118163122216303201632416163257163061410317191030出站壓力：6MPa天然氣露點(diǎn)：-5 C進(jìn)站氣體組成（%） : C1=85.33 C2=2.2G=2.0G=1.7C5 =1.23C6=0.9H2S=6.3 C

8、O 2=0.78凝析油含量：20g/ m 3;S=0.783.2需要計(jì)算的參數(shù)天然氣的相對分子質(zhì)量、壓縮因子、天然氣節(jié)流后的溫度、天然氣的總流量、液體的沉降速度、分離器內(nèi)直徑、分離器氣體出入口管徑4. 立式兩相分離器的工藝設(shè)計(jì)4.1天然氣的相對分子質(zhì)量由進(jìn)站氣體組成(%: G=85.33 C=2.2G=2.0C4=1.7G=1.23G=0.9HS=6.3 CO 2=0.78M=16*0.8533+30*0.022+44*0.02+58*0.017+72*0.0123+86*0.009+34*0.063+44*0.0078=20.324.2壓縮因子的計(jì)算在某壓力P和某溫度T時(shí)n摩爾氣體的實(shí)際體積

9、除以在相同壓力 P和溫度T時(shí)n摩 爾氣體的理想（計(jì)算）體積之商，即為該氣體的壓縮因子。壓縮因子主要有兩種計(jì)算方 法：計(jì)算法、查圖法。本文用的是查圖法計(jì)算出天然氣的壓縮因子。天然氣的相對密度S=0.78>0.7，所以對于凝析氣藏氣，通過查天然氣集輸技術(shù) 中的公式：S> p7Tpf5.102-0.689Spc=132.2+116.7S(3-1)(3-2)所以由公式（3-1 ）、（3-2）得到:Ppc=5.102-0.689*0.78=4.56T pc=132.2+116.7*0.78=223.2317號井節(jié)流降壓后的 P=11.5MPa T=281.5K天然氣的壓力、溫度、密度與其擬臨

10、界壓力、擬臨界溫度和擬臨界密度之比分別稱 為天然氣的擬對比壓力、擬對比溫度、擬對比密度。天然氣的擬對比壓力(3-3)=PPr=Ppc所以由公式（3-3）可計(jì)算出天然氣的擬對比壓力為:pr11.54.652.251.25(3-4)天然氣的擬對比溫度_ Tpr T pc所以由公式（3-4 ）可計(jì)算出天然氣的擬對比溫度279.7pr 223.23通過以上數(shù)據(jù)，根據(jù)天然氣集輸技術(shù)中的“圖2-1 ”可得天然氣壓縮因子為Z=0.58。4.3天然氣流量的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 1 7 號井流量 Qg=( 18+22+20+16+7+14+19 104=116*104mVd天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量與實(shí)際流量的轉(zhuǎn)換公

11、式為:(3-5)Q=Qg * 0.101325* TZ86400 P 293所以由公式（3-5）可計(jì)算出天然氣的實(shí)際流量為：116 104 0.1013258640011.5281.5 0.582933=0.066 m /s4.4液滴沉降速度計(jì)算4.4.1天然氣密度的計(jì)算根據(jù)油氣集輸與礦場加工中的公式(3-6)=PM8.314ZT式中P 節(jié)流后的溫度；M 天然氣的分子質(zhì)量；Z壓縮因子；T 節(jié)流后的溫度。可以根據(jù)公式（3-6）算出在P=11.5MPa T= （8.5+273） K=281.5K條件下天然氣密 度：=173.2kg/m311500*20.328.314*0.58*279.74.4.

12、2 臨界溫度、壓力的計(jì)算根據(jù)油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊下冊可查到天然氣在不同壓力溫度下的粘度。氣體的相對密度是0.78，從圖15-2-4中查得臨界溫度是235K,臨界壓力是4600KP©計(jì) 算求得臨界參數(shù)。4K INI!4.6 00300292&Q2-10220I20 0apt3* !-* !1-2H L-a JL bii- r11 B*il- lz; «=H4m zanw n£-.1HOO* tiEilcH J XHM-ShITS SS51.hmci三u-«痹亀圖1S-N斗天緒*勺嗆茅沖P=11.5MPa， T =281.5K 條件下Tr壬=1.

13、19235P_11.5r4.6=2.54.4.3天然氣粘度的計(jì)算氣體粕對衡虔00.5U1&XUL50,013嘰009O.COF*山 UD1S±fJ-UUU50.005舉 J0.哄！_上%理九愉5 ：I9!«b hntf=L -e 卻30 ££ -一4'苗營丄聶寫二0G鄴£1=圖152-7 A lO1.325kPa (a)也力卜代悴的分舌城、相時(shí)轉(zhuǎn)摩勺粘度的吳系從圖15-2-7中查得在101.325KPa和8.5 C條件下經(jīng)過對 HS和CC含量的校正氣體 粘度是0.0095mPaS對圈15-2-S對比和度與粘度的關(guān)殺片一隹操作詛哽

14、和燥作Hi力T的特鷹mPi引川一在Wl3¥kF就紀(jì)和操件徂度庁的粘度mFti s利用所算出來的對比壓力和對比溫度可以在圖15-2-8中查得粘度比，再與圖15-2-7中查出的數(shù)字相乘，就可得到流體的運(yùn)動(dòng)粘度。從圖15-2-8查得：卩J卩1=1.4卩 p=1.4*0.0091=0.013mPa S=1.3*10 5 Pa - S粘度的計(jì)算公式為:(Rd)=4gd| ( L G ) G(3-7)顆粒直徑取dl=100微米，由公式（3-7）可以算出天然氣的運(yùn)動(dòng)粘度為:4*9.8* 10 12 * 694.88* 85.123* 1.69*1010=4573Y靠賺呂9雀鼻冬擴(kuò)出懈蠅圖B液滴在氣

15、體中的粗力來數(shù)計(jì)算列線圖查圖B可得到阻力系數(shù) =1.5，所以顆粒沉降速度為:(3-8)_ 4gdL( l g)O式中d l顆粒直徑,L G分別為液體和氣體的密度;阻力系數(shù)。由公式（3-8 ）可以得到液滴的沉降速度為:4gdL( lg) =0.1m/s4.5立式兩相分離器的計(jì)算4.5.1立式兩相分離器直徑的計(jì)算由前面的液體顆粒沉降速度公式（3-8 ）可求得在給定條件下的液滴沉降速度W，在垂直上升的氣流中，為了不使顆粒被氣流攜帶出分離器，并考慮到分離器橫截面積的 利用情況，一般取氣流計(jì)算速度：(3-9)其中系數(shù) =0.750.8(3-10)設(shè)在給定壓力P和溫度T的條件下，欲被分離的氣體流量為 Q,

16、令其流經(jīng)的橫截面 積為：F 4D2FV Q式中D 分離器的直徑 流量的計(jì)算公式公式：(3-11 )所以由上述公式(3-9), (3-10), (3-11 )可以計(jì)算出分離器的直徑公式為:D代入數(shù)據(jù)到(3-12)可得直徑為：(3-12)4 0.0663.14 0.8 0.1=1.03m 1m4.5.2立式兩相分離器高度的計(jì)算分離器高度H的計(jì)算公式為：H=(3: 4)D所以代入數(shù)據(jù)得到H=3 1=3m4.5.3立式兩相分離器進(jìn)出口直徑的計(jì)算分離器進(jìn)出路口直徑D、D2的計(jì)算公式為：(3-13)= Q0.785V1(3-14)式中V 1、V2 分別為氣體的進(jìn)口和出口速度，m/s取進(jìn)口速度 M=15m/

17、sM=10m/s所以由公式(3-13), (3-14)可計(jì)算出進(jìn)出口管徑分別為：0.07 m/s, 0.09 m/s。5. 旋風(fēng)分離器的工藝設(shè)計(jì)為了分離氣流中的顆粒，僅僅依靠重力是不合理的，因?yàn)檫@就要使重力式分離器的 尺寸（直徑）做得很大，多消耗鋼材，增加基建投資。因此再生產(chǎn)實(shí)踐中還利用慣性力, 就是使氣流方向改變，產(chǎn)生離心力來增大分離效果。主要是利用離心力來分離氣流中的 顆粒的分離器稱為旋風(fēng)式分離器。5.1旋風(fēng)分離器的直徑計(jì)算通過查資料天然氣集輸工程可以得到計(jì)算直徑的公式:D=0.536Q2Cd0.25g(4.1 )式中q 天然氣的實(shí)際流量，P旋風(fēng)分離器內(nèi)的壓力降，C D水力阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)

18、測定；一般取為 180, P g在分離器內(nèi)壓力、溫度條件下的氣流密度。所以根據(jù)公式（4.1 ）可以求出旋風(fēng)分離器的直徑為：D=0.5360.0652 180600.25=0.66m5.2旋風(fēng)分離器的長度計(jì)算旋風(fēng)分離器長度的計(jì)算公式為：L=4D所以帶入數(shù)據(jù)得到：L=2.64mo5.3旋風(fēng)分離器的進(jìn)出口管徑計(jì)算進(jìn)出口管徑的計(jì)算公式為：0.5D（進(jìn)）0.785V1(4.2)D（出）0.5q(4.3)0.785V2在計(jì)算時(shí)，一般取進(jìn)口速度為1525m/s,出口速度為10-T5m/s，本次計(jì)算中取進(jìn)口速度為15 m/s，出口速度為10 m/sO所以根據(jù)公式（4.2），（ 4.3 ）計(jì)算得出旋風(fēng)分離器的進(jìn)

19、出口管徑分別為:D（進(jìn)）0.0650.5=0.07m0.785*15D（ 出）0.0650.5=0.09m0.785*106. 結(jié)論6.1設(shè)計(jì)思路立式兩相分離器和旋風(fēng)式分離器的設(shè)計(jì)在課堂上老師也講過一些基礎(chǔ)知識，但工藝設(shè)計(jì)講的不是很多，通過查閱相關(guān)資料，得出較為準(zhǔn)確計(jì)算方法。在做設(shè)計(jì)的過程中， 首先確定課程所要求設(shè)計(jì)的兩相和旋風(fēng)分離器的基本參數(shù)有哪些。然后，找一些資料和 相關(guān)規(guī)范認(rèn)真看一下分離器設(shè)計(jì)的要求。最后，根據(jù)所要設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇合適的公式， 查閱相關(guān)圖表，計(jì)算出分離器的直徑、高（長）度以及進(jìn)出口管線的直徑。6.2所做工作在這次課程設(shè)計(jì)中，一個(gè)組分成了若干個(gè)小組，我所在小組的任務(wù)是：某低溫集氣 站的工藝設(shè)計(jì)一一分離器計(jì)算（兩