提高分离系统的分离效果

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　　【摘要】本文由作者根据在天然气生产现场工作的经验重点对使用较多的重力式分离器、素瓷分离器的工作原理进行阐述，分析引起分离效果不佳的几个原因，并通过对内部结构，素瓷管，缓冲器的改造来获得更好的分离效果。
　　【关键词】重力式分离器 素瓷分离器 分离效果 素瓷管 缓冲器
　　一、前言
　　目前油田集输站场使用的分离设备运行年限大部分在十五年以上，而这些分离设备基本上未进行过维修和更换，主要原因是分离设备属全封闭式，其运行状态和零配件损耗情况无法从外观和声音上判断出来，如果分离效果存在问题将会给生产带来很大的影响。分离器的分离效果不好会引起以下问题：一是计量装置孔板处容易积液，造成计量不准，冬季易冻堵;二是轻烃回收产量低;三是油田伴生气内含有大量的水分，计量时把水蒸气也当成天然气计算，造成输差;四是管线腐蚀严重。实践应用得出：引发上述问题原因主要是分离器分离效果差，必须通过对分离器改造提高分离效果，消除分离器内部的隐患，提高站场集输效率。
　　二、分离器分离原理
　　（一）重力式分离器工作原理
　　各种重力式分离器工作原理大致相同主要是由分离、沉降、除雾和沉淀存储四个部分组成，分离段：气体从切线方向进入分离器，在离心力的作用下，大量液滴和固体粒子从天然气中初步分离出来，沉积在分离器底部（沉淀储存段），而气流上升。沉降段：分离器桶体截面积远大于天然气进口管的截面积，气体在桶内的流速降低。当气体的上升速度小于仍然悬浮在气流中的液滴和固体粒子的沉降速度时，液滴和固体粒子在其自身的重力的作用下从气流中沉降分离出来。沉降段是重力式分离器的脱除较大液滴和固体粒子的主要部分。除雾段：为了提高分离效率，在分离器气体出口部位安装了折流板式或网垫式捕雾器，通过气流与其碰撞除去天然气中尚未除去的雾滴和固体粉尘微粒。捕雾器一般能除去10-30um直径的微粒。
　　沉淀储存段：目的是储集前三部分所分离处的液（固）体，故储存段应有足够的容积，并装有液面指示装置及自动排液装置。
　　（二）素瓷分离器
　　 工作原理：素瓷分离器（干式过滤器）是基于筛除效应、深层效应和静电效应原理来清除气体中的固体杂质的。筛除就是利用多孔性过滤介质直接拦截固体杂质。筛除是一种表面式过滤，过滤介质都具有对固体杂质的筛除功能。多孔过滤介质具有许多通道，当含尘天然气流经这些通道时，气体中的粉尘就与过滤介质不断发生碰撞，固体粉尘的动能不断损失，直至不能运动而停滞在过滤介质中，这就是深层效应。深层效应过滤的固体杂质粒径比过滤介质小，所以深层效应比筛除效应过滤的杂质粒径小，效果更好。当气体流过非导体纤维过滤介质时，流动引起的摩擦力致使过滤介质上带有静电荷，而固体杂质通常就带有与介质相反的电荷，两种相反静电荷产生静电吸力，使固体杂质附着在过滤介质上，这就是静电效应。筛除效应、深层效应和静电效应的共同作用，使得过滤器对天然气的分离除尘效果比分离器好。
　　三、分离器分离效果影响因素及改造方案
　　（一）分离器分离效果低下原因
　　通过对分离器实地检查，发现分离系统分离效果差的主要原因有两个：一是重力式分离器除雾器金属网腐蚀破损，金属网除雾器可以消除99%的直径大于10μm的液滴，它的破损直接导致分离效果大大降低;二是素瓷分离器的素瓷管老化断裂、脱落，通过对一台素瓷分离器大修，发现分离器中素瓷管几乎全部脱落，其分离效果几乎为零。
　　（二）分离器改造方案
　　（1）对重力式分离器腐蚀破损的金属网进行更换，同时加强对岗位员的培训，在冬季提高排污频率，降低冻堵发生的几率。
　　（2）对于素瓷分离器来说，首先要更换素瓷管;其次，当观察分离器内部结构时，由于进气管口正对着素瓷管，气体对它的冲击力很大，导致素瓷管还没达到使用寿命，就被冲断沉入筒底，分离器也随之失效。
　　因此，缓冲气体对素瓷管的冲击成为主要攻克的难题。针对此情况，设计了一系列改善措施。考虑到设备运行时间长，油和天然气已渗入金属内部，动火是万万要不得的，只能采取纯机械方式：①沿着分离器筒壁绕素瓷管拉一个筒形的钢丝网墙，钢丝网筒的上部与素瓷管的管板相连，下部与分离器内原有的丝网共同用螺栓固定;②利用压缩机进气缓冲罐原理，在进气管线入口处加一个锥形的缓冲器，大口朝着分离器。
　　制作缓冲器：用一个上面均匀排布很多孔的铁皮钢板和一张钢丝网，卷制而成，铁皮钢板在内部做钢丝网的支撑。他们一起用进气管与分离器的连接法兰加紧固定。对素瓷分离器进行施工改造直接作用：稳定压力，减缓气体对素瓷管冲击，同时起到一定程度的分离作用。
　　改造特点：施工属纯机械施工，比较安全;材质和做工比较简单，造价低;金属网的更换操作简单，通过改造分离效果得到明显提升。
　　（三）分离器改造效果
　　整个分离系统经过以上改造，在三个月的运行中，改造后的分离器分离效率明显上升，与此同时整个站场内由分离器改造形成的良好效果主要体现在以下几个方面：
　　（1）站内输差明显降低（由天然气内含有水蒸气造成的输差得到一定程度改善）。
　　（2）计量精度有所提高（含液多，造成流量计划线宽，有30多格宽，波动大，影响到计量的准确性，不能真实的反映输差）。
　　（3）污油产量有了相当提高，这说明分离器的分离效果有了明显改善。
　　（4）冬季冻堵情况次数明显减少。
　　（5）减少天然气中液态组分的存在，减轻对管线腐蚀。
　　（四）效益分析
　　对于分离器改造而形成的明显效果，可以通过计算分离器改造生成直接经济收益體现出来。
　　按每天多产油0.4吨（最低）计算，油价为900元/吨（最低）每月可提高污油销售0.4×30×900=1.08万元。
　　按每天挽回输差3000立方米计算，气价为0.4元/立方米（最低），每天可挽回非计量漏失1200元，每月可挽回非计量漏失36000元，全年共计创效（10800+36000）×12=56.16万元。
　　上述是直接经济收益，间接收益不可小觑。分离器改造后，分离系统维护间隔时间长了，维护成本减低;管线腐蚀情况得到改善。因此，分离器改造间接收益将远远高于直接经济效益。
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